Relația dintre uniformitatea microstructurii șinei cu mărire redusă-și inițierea deteriorării capului șinei
De ce defectele de porozitate centrală din interiorul șinei devin locuri de inițiere pentru defectele interne ale capului șinei?
Porozitatea centrală este un grup de micropori interni formați în timpul rulării șinei, un defect de volum tipic. Sub sarcini repetate pe roți-șinele, acești micropori devin miezuri de concentrare a tensiunii, provocând dislocare-în rețeaua metalică de la marginile porilor și formând treptat microfisuri. Pe măsură ce numărul de cicluri de încărcare crește, microfisurile se propagă de-a lungul zonei poroase până la suprafața capului șinei, formând în cele din urmă defecte interne vizibile. Astfel de defecte cauzate de porozitatea internă sunt ascunse și nu pot fi detectate prin inspecția suprafeței în stadiu incipient, adesea identificate numai după extindere, reprezentând o mare amenințare pentru siguranța traficului.
Care sunt principalele diferențe în limitele defectelor de macrostructură feroviară între standardele chineze și standardele internaționale (UIC/EN)?
Standardele internaționale au cerințe mai stricte pentru macrostructura șinei, cu diferențe de bază în controlul benzilor de segregare și al cavităților de contracție. Standardul UIC prevede că gradul benzii de segregare în capul șinei nu trebuie să depășească gradul 1, iar segregarea continuă a rețelei nu este permisă; Șinele standard chinezești cu viteză obișnuită-permit benzi de segregare până la gradul 2, cu o anumită toleranță pentru o ușoară segregare a rețelei. În ceea ce privește controlul cavităților de contracție, standardele internaționale nu necesită cavități de contracție reziduale în capul șinei și zonele de țesătură, în timp ce standardele chineze permit cavități de contracție ușoare dispersate în baza șinei. În plus, standardele internaționale adaugă o cerință de inspecție „bandă albă” pentru a preveni anomaliile structurale cauzate de tratamentul termic neuniform.
Ce efecte sistematice are macrostructura șină neuniformă asupra proprietăților sale mecanice?
Structura neuniformă duce la anizotropia proprietăților mecanice ale șinei, cu o dispersie crescută a rezistenței la tracțiune și a limitei de curgere în capul șinei, iar rezistența unor zone poate fi mai mică decât valoarea de proiectare. Rezistența la impact scade semnificativ, în special în zonele cu benzi de separare, unde duritatea la impact poate fi redusă cu mai mult de 40%, făcând șina predispusă la rupere fragilă la temperaturi scăzute sau sub sarcini de impact. În același timp, limita de oboseală a zonelor defecte este mult redusă, scurtând durata de viață la oboseală a șinei cu 30%-50%, nerespectând cerințele de service pe termen lung ale liniei și intrând în prealabil în ciclul de revizie și înlocuire.
Cum să îmbunătățim uniformitatea macrostructurii șinei prin controlul procesului în timpul producției?
Controlul procesului de bază se concentrează pe etapele de fabricare a oțelului și de laminare. În etapa de fabricare a oțelului, procese precum degazarea în vid și rafinarea RH sunt utilizate pentru a reduce conținutul de gaze și incluziuni în oțelul topit. Între timp, procesul de turnare continuă este optimizat, iar tehnologia de agitare electromagnetică este adoptată pentru a elimina porozitatea centrală și segregarea. În etapa de laminare, temperaturile de laminare de deschidere și finisare sunt strict controlate pentru a asigura recristalizarea completă a metalului. Laminarea cu mai multe treceri cu reducere mare este utilizată pentru compactarea defectelor interne ale microporilor. În plus, inspecția online în etapa de finisare adaugă un proces de inspecție a macrostructurii pentru a respinge țaglele necalificate, asigurând calitatea internă a șinelor de la sursă.
Cum să judeci dacă defectele interne ale capului șinei sunt cauzate de neomogenitatea macrostructurii pe baza datelor de detectare a defectelor la fața locului?
Judecata poate fi făcută prin caracteristicile formei de undă ale detectorilor de defecte cu ultrasunete. Defectele interne cauzate de neomogenitatea structurală prezintă de obicei forme de undă de detecție a defectelor „difuze” sau „asemănătoare unui nor-, mai degrabă decât o singură undă de reflexie ascuțită, iar locațiile defectelor sunt concentrate în principal în zona centrală a capului șinei. În combinație cu durata de viață a șinei, dacă un număr mare de defecte interne apar atunci când timpul de funcționare a șinei este scurt (mai puțin de 50% din durata de viață proiectată) și distribuția defectelor nu are o regularitate evidentă, este foarte probabil cauzată de macrostructura neuniformă. În acest moment, șinele defectuoase ar trebui să fie prelevate pentru analize anatomice, iar tipul de defecte interne ar trebui confirmat prin macrotestele de leșiere cu acid pentru a oferi o bază pentru achiziționarea și înlocuirea ulterioară a șinei.