Razmerje med enotnostjo mikrostrukture tirnice pri nizki-povečavi in nastankom poškodbe glave tirnice
Zakaj osrednje porozne napake znotraj tirnice postanejo iniciacijska mesta za notranje napake glave tirnice?
Centralna poroznost je skupek notranjih mikropor, ki nastanejo med valjanjem tirnice, kar je tipična volumska napaka. Pod ponavljajočimi se obremenitvami koles{1}}tirnic te mikropore postanejo jedra koncentracije napetosti, kar povzroči kopičenje dislokacij-v kovinski mreži na robovih por in postopno nastajanje mikrorazpok. Ko se število ciklov obremenitve poveča, se mikrorazpoke širijo vzdolž poroznega območja do površine glave tirnice in na koncu tvorijo vidne notranje napake. Takšne napake, ki jih povzroča notranja poroznost, so prikrite in jih s površinskim pregledom ni mogoče odkriti v zgodnji fazi, pogosto pa jih ugotovimo šele po razširitvi, kar predstavlja veliko grožnjo prometni varnosti.
Katere so glavne razlike v mejah napak v makrostrukturi tirnic med kitajskimi standardi in mednarodnimi standardi (UIC/EN)?
Mednarodni standardi imajo strožje zahteve za makrostrukturo tirnic, z bistvenimi razlikami v nadzoru segregacijskih pasov in votlin zaradi krčenja. Standard UIC določa, da stopnja ločevanja v glavi tirnice ne sme presegati stopnje 1 in neprekinjeno ločevanje omrežja ni dovoljeno; Kitajske standardne tirnice za-hitrost dovoljujejo pasove ločevanja do stopnje 2 z določeno toleranco za rahlo ločevanje omrežja. Kar zadeva kontrolo krčenja, mednarodni standardi ne zahtevajo preostalih krčnih votlin v glavi tirnice in območjih, medtem ko kitajski standardi dovoljujejo rahle razpršene krčne votline na dnu tirnice. Poleg tega mednarodni standardi dodajajo zahtevo za pregled "belega pasu", da se preprečijo strukturne nepravilnosti, ki jih povzroči neenakomerna toplotna obdelava.
Kakšne sistematične učinke ima neenakomerna makrostruktura tirnice na njene mehanske lastnosti?
Neenakomerna struktura vodi do anizotropije mehanskih lastnosti tirnice, s povečano disperzijo natezne trdnosti in meje tečenja v glavi tirnice, trdnost nekaterih območij pa je lahko nižja od projektne vrednosti. Udarna žilavost se znatno zmanjša, zlasti na območjih segregacijskih pasov, kjer se lahko udarna žilavost zmanjša za več kot 40 %, zaradi česar je tirnica nagnjena k krhkemu lomu pri nizkih temperaturah ali pod udarnimi obremenitvami. Hkrati se močno zmanjša meja utrujenosti poškodovanih območij, s čimer se skrajša življenjska doba tirnice proti utrujenosti za 30 %-50 %, zaradi česar ne izpolnjujejo dolgoročnih servisnih zahtev proge in vnaprej vstopijo v cikel remonta in zamenjave.
Kako izboljšati enotnost tirne makrostrukture z nadzorom procesa med proizvodnjo?
Kontrola osnovnega procesa se osredotoča na fazo proizvodnje jekla in valjanja. V fazi izdelave jekla se za zmanjšanje vsebnosti plinov in vključkov v staljenem jeklu uporabljajo postopki, kot sta vakuumsko razplinjevanje in rafiniranje z RH. Medtem je proces neprekinjenega litja optimiziran, tehnologija elektromagnetnega mešanja pa je sprejeta za odpravo centralne poroznosti in segregacije. V fazi valjanja sta temperaturi odpiranja in končnega valjanja strogo nadzorovani, da se zagotovi popolna rekristalizacija kovine. Več{4}}valjanje z velikim zmanjšanjem se uporablja za stiskanje notranjih napak mikropor. Poleg tega spletni pregled v zaključni fazi doda postopek pregleda makrostrukture za zavrnitev nekvalificiranih gredic, kar zagotavlja notranjo kakovost tirnic od vira.
Kako presoditi, ali so notranje napake glave tirnice posledica nehomogenosti makrostrukture na podlagi podatkov o odkrivanju napak na mestu?
Presojo je mogoče izvesti na podlagi značilnosti valovne oblike ultrazvočnih detektorjev napak. Notranje napake, ki jih povzroči strukturna nehomogenost, običajno kažejo "razpršene" ali "oblaku-podobne" valovne oblike odkrivanja napak, namesto enega ostrega odbojnega vala, lokacije napak pa so večinoma skoncentrirane v osrednjem območju glave tirnice. Če se v kombinaciji z življenjsko dobo tirnice pojavi veliko število notranjih napak, ko je obratovalni čas tirnice kratek (manj kot 50 % načrtovane življenjske dobe) in porazdelitev napak nima očitne pravilnosti, je to zelo verjetno posledica neenakomerne makrostrukture. V tem času je treba okvarjene tirnice vzorčiti za anatomsko analizo in vrsto notranjih napak potrditi z makro testi izpiranja s kislino, da se zagotovi podlaga za kasnejšo nabavo in zamenjavo tirnic.