Diferències en el material del carril i les propietats mecàniques
Quines són les característiques bàsiques dels materials comuns per als carrils estàndard nacionals?
Els materials principals dels rails estàndard nacionals són U71Mn i U75V, cadascun adequat per a diferents escenaris. U71Mn té un contingut de carboni del 0,65%-0,76% i un contingut de manganès de l'1,10%-1,50%, amb una bona resistència i tenacitat, el que el converteix en el material preferit per als ferrocarrils ordinaris. L'U75V aconsegueix microaliatges afegint un 0,04%-0,12% de vanadi, que millora molt la resistència i la resistència al desgast, i és més adequat per a ferrocarrils de transport pesat i alguns ferrocarrils d'alta velocitat. Ambdós materials controlen estrictament el contingut de fòsfor i sofre inferior o igual al 0,030% per garantir un rendiment estable i evitar fallades de línia causades per defectes del material. El seu disseny de rendiment mecànic s'adapta a les necessitats operatives diversificades dels ferrocarrils nacionals i pot tenir un paper fiable tant en línies de velocitat convencionals com en línies de transport pesat.
Quines són les característiques destacades dels materials ferroviaris estàndard estrangers en comparació amb els estàndards nacionals?
Els materials ferroviaris estàndard estrangers s'optimitzen amb precisió segons les necessitats d'operació regionals, formant característiques diferenciades dels estàndards nacionals. L'estàndard europeu UIC utilitza habitualment material S355Jr amb un contingut de carboni inferior o igual al 0,22% i un límit elàstic superior o igual a 355MPa, que té una excel·lent soldabilitat i és adequat per a la densa xarxa ferroviària d'Europa. L'estàndard AAR nord-americà adopta un material AAR M102 de grau 115 amb una resistència a la tracció superior o igual a 790 MPa, centrat en la millora de la resistència a la fatiga, adequat per a escenaris de càrrega pesada per eix i transport de llarga-distància. Els rails estàndard GOST russos afegeixen elements d'aliatge com el crom i el níquel, amb una resistència excepcional a baixa-temperatura, que s'adapta a l'entorn de les regions fredes. Els materials estàndard estrangers presten més atenció a la millora del rendiment dirigida en lloc del disseny universal dels estàndards nacionals i poden satisfer les necessitats de condicions especials de funcionament.
Com afecten les diferències de material la resistència a la tracció dels rails?
La relació de composició dels materials ferroviaris determina directament la resistència a la tracció i hi ha diferències òbvies entre els estàndards nacionals i estrangers en aquest indicador. La resistència a la tracció dels rails estàndard nacionals U75V pot arribar a més de 980 MPa, molt més alta que la dels materials normals, que poden suportar eficaçment la pressió de les rodes-rail dels trens de transport pesats-. La resistència a la tracció del material europeu S355Jr és d'entre 510-680MPa, que és inferior a la dels materials de càrrega pesada-estàndards nacionals, però és suficient per satisfer les necessitats operatives d'Europa basades principalment en càrregues mitjanes i lleugeres. El material americà AAR M102 Grau 115 té un excel·lent rendiment de resistència a la tracció a causa de la seva alta relació d'aliatge i pot fer front a l'impacte de l'estrès causat per arrencades i parades freqüents. L'ajust del contingut de carboni, manganès, vanadi i altres elements del material és el mitjà bàsic per aconseguir diferents nivells de resistència a la tracció, coincidint directament amb els estàndards de disseny de càrrega de la línia.
Quines diferències hi ha en els processos de soldadura de rails de diferents materials?
Les característiques del material determinen l'elecció del procés de soldadura i hi ha diferències significatives en els mètodes de soldadura dels carrils estàndard nacionals i estrangers. L'estàndard nacional U71Mn rail utilitza habitualment un procés de soldadura a tope de flaix, que requereix controlar la temperatura de preescalfament a 800-900 graus i la pressió alterada a 100-120MPa per garantir que la força de la junta soldada sigui coherent amb el metall base. A causa de la seva bona soldabilitat, el material europeu S355Jr pot adoptar la soldadura a pressió de gas que és més còmoda d'operar, amb la temperatura de soldadura controlada a 1200-1300 graus, i la flexibilitat de construcció és més alta. Els rails estàndard AAR nord-americans han d'utilitzar materials de soldadura especials que continguin níquel i molibdè per garantir la concordança de duresa i resistència de la junta soldada. El nucli de la selecció del procés de soldadura és adaptar-se a la composició química del material, evitant la fallada de la junta causada per una soldadura inadequada i afectant la seguretat general de la línia.
Per què es prefereixen els rails de microaliatge com l'U75V per a línies de transport pesats-?
Les característiques operatives de les línies de transport pesats-determinen els seus alts requisits per als materials ferroviaris, i els rails de microaliatge com l'U75V són l'opció òptima. Les línies de transport pesat-tenen grans càrregues per eixos de tren i grans volums de transport, i els rails han de suportar una gran pressió de contacte entre les rodes-roda durant molt de temps. Els materials normals són propensos al desgast, la deformació i altres problemes. Mitjançant el tractament de microaliatges de vanadi, l'U75V té un efecte de refinament important del gra, i la seva duresa i resistència al desgast es milloren molt, cosa que pot reduir la taxa de desgast en condicions de transport intens-. La seva major resistència a la tracció i resistència a la fluència poden resistir eficaçment els danys per fatiga causats per càrregues repetides del tren i allargar la vida útil dels rails. En comparació amb els materials habituals, els rails de microaliatge poden reduir la freqüència de manteniment i substitució, adaptar-se a les necessitats d'operació d'alta-resistència i cicle llarg-de les línies de transport pesat-i garantir l'estabilitat de la línia.