มาตรฐานคุณภาพของรางเหล็กมีอะไรบ้าง? (เครื่องกล, เคมี, NDT)

รางเหล็กเป็นกระดูกสันหลังของโครงสร้างพื้นฐานทางรถไฟ ต้องรองรับน้ำหนักมาก ความเร็วสูง และมีอายุการใช้งานยาวนาน ดังนั้นจึงผลิตตามข้อกำหนดด้านคุณภาพที่เข้มงวดกว่าผลิตภัณฑ์เหล็กแผ่นรีดอื่นๆ มาตรฐานรางรถไฟทำหน้าที่สามสิ่ง: แก้ไขคุณสมบัติทางกล จำกัดองค์ประกอบทางเคมี และกำหนดการทดสอบแบบไม่ทำลาย- ซึ่งพิสูจน์ว่ารางมีเสียงตลอดความยาวทั้งหมด

ข้อกำหนดคุณสมบัติทางกล

ความต้านทานแรงดึงเหล็กกล้ารางคาร์บอนสูง-ถูกกำหนดโดยค่าความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ เกรดพื้นฐาน เช่น R260 หรือ U71Mn ต้องมีอย่างน้อย 880 MPa เกรดพรีเมี่ยมไต่ขึ้นเป็น 980 ถึง 1280 MPa ความต้านทานแรงดึงเป็นตัวเลขพาดหัวเนื่องจากจะควบคุมความสามารถในการดัดงอของรางภายใต้ภาระของเพลา

ความแข็งความแข็ง ซึ่งมักจะรายงานเป็น HB (บริเนล) ทำนายความต้านทานการสึกหรอ เกรดมาตรฐานอยู่ที่ประมาณ 240 ถึง 280 HB, เกรดส่วนหัว-ที่ชุบแข็งอยู่ที่ประมาณ 350 ถึง 400 HB ข้อมูลจำเพาะบางอย่างระบุแถบความแข็งมากกว่าค่าขั้นต่ำ เนื่องจากหัวที่แข็งเกินไปและมีโครงสร้างจุลภาคที่เปราะก็อันตรายพอๆ กับหัวที่อ่อนนุ่ม

ความเหนียว.การทดสอบแรงกระแทกแบบรอยบาก Charpy V- ป้องกันการแตกหักเปราะในสภาพอากาศหนาวเย็นและภายใต้แรงกระแทก การฝึกปฏิบัติบนรางของยุโรปต้องใช้พลังงานกระแทกโดยเฉลี่ยอย่างน้อย 27 J บนชิ้นทดสอบตามขวาง ดังนั้นรางจึงไม่แตกร้าวเมื่อถูกล้อแบนหรือระหว่างการเคลื่อนย้ายในฤดูหนาว อุณหภูมิทดสอบถูกกำหนดไว้ในมาตรฐาน สำหรับงานที่เย็นที่สุด จะมีการระบุเกรดความแข็งแบบไบนิติกหรือ-อุณหภูมิต่ำ-ไว้

ความเหนียวค่าการยืดตัวขั้นต่ำช่วยให้มั่นใจได้ว่าเหล็กสามารถให้ผลผลิตได้เล็กน้อยก่อนเกิดความเสียหาย โดยให้คำเตือนแทนการแตกหักกะทันหัน และช่วยให้สามารถดัดและยืดตรงที่ใช้ในการผลิตรางได้

ขีดจำกัดขององค์ประกอบทางเคมี

องค์ประกอบคือเหล็กรางแตกต่างจากเหล็กโครงสร้างธรรมดามากที่สุด คาร์บอนถูกยกขึ้นเพื่อความแข็งแรงและการสึกหรอ (ประมาณ 0.60 ถึง 0.85 เปอร์เซ็นต์ในเกรดส่วนใหญ่) แมงกานีสถูกควบคุมเพื่อความเหนียวและความสามารถในการชุบแข็ง และโครเมียม วาเนเดียม หรือโมลิบดีนัมจะถูกเติมในเกรดพรีเมียม สิ่งเจือปนถูกปกคลุมอย่างแข็ง: ฟอสฟอรัสและซัลเฟอร์โดยปกติจะอยู่ที่ 0.030 ถึง 0.040 เปอร์เซ็นต์สูงสุด และควบคุมไฮโดรเจนและออกซิเจนเพื่อให้เหล็กปราศจากตำหนิภายใน ความร้อนทุกครั้งจะได้รับการวิเคราะห์ และผลลัพธ์จะถูกบันทึกไว้ในใบรับรองโรงสี

การทดสอบความสมบูรณ์ภายใน

รางสามารถตอบสนองทุกมิติและการตรวจสอบทางกล และยังคงล้มเหลวหากมีการหดตัวภายใน มีสารเจือปน หรือสะเก็ดไฮโดรเจน นั่นคือเหตุผลว่าทำไมมาตรฐานรางจึงต้องมีการทดสอบ-ด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงแบบเต็มความยาวและการทดสอบกระแสวนที่พื้นผิว- ลำแสงอัลตราโซนิกจะสแกนส่วนตัดขวาง-ทั้งหมดเพื่อหาข้อบกพร่องภายในที่สูงกว่าขนาดที่กำหนด และหัววัดกระแสวน-จะค้นหารอยแตกและรอบของพื้นผิว การทดสอบเหล่านี้ รวมถึงการทดสอบแรงดึง ความแข็ง และการกระแทกกับตัวอย่าง ถือเป็นหัวใจหลักของขั้นตอนการยอมรับที่โรงงาน

เกรดเหล็กคอมมอนเรลทั่วโลก

สิ่งที่ผู้ซื้อควรตรวจสอบ

เมื่อซื้อราง รายการตรวจสอบในทางปฏิบัติคือ: มาตรฐานทั้งหมดและเกรดที่ระบุในสัญญา ขนาดส่วนตรวจสอบกับแบบมาตรฐาน ใบรับรองโรงสีที่มาพร้อมกับหมายเลขความร้อน องค์ประกอบ และผลลัพธ์ทางกล และความแข็งหรือข้อกำหนดเสริมอื่น ๆ ที่ระบุไว้อย่างชัดเจน รางที่ไม่มีเอกสารที่ตรวจสอบย้อนกลับได้ควรถูกปฏิเสธ เนื่องจากกรณีด้านความปลอดภัยขึ้นอยู่กับทางเดินของกระดาษพอๆ กับบนเหล็ก

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: รางรถไฟต้องการความต้านทานแรงดึงเท่าใด

เกรดพื้นฐาน เช่น R260, U71Mn และ 900A ต้องมีแรงดันอย่างน้อย 880 MPa เกรดที่สูงกว่านั้นสูงถึง 980 MPa (U75V) และ 1175 ถึง 1280 MPa สำหรับรางส่วนหัว-แข็งและราง Bainitic ที่ใช้กับสายลากจูงหนัก-และ-ความเร็วสูง

ถาม: ความแข็งของรางมีการระบุอย่างไร

โดยปกติจะอยู่ใน HB (Brinell) บนหัวราง เกรดมาตรฐานอยู่ที่ประมาณ 240 ถึง 280 HB; ส่วนหัว-รางแข็งจะมีค่าประมาณ 350 ถึง 400 HB สัญญาบางฉบับระบุแถบความแข็งและต้องมีการตรวจสอบในทุกล็อตการส่งมอบ

ถาม: การทดสอบแรงกระแทกแบบชาร์ปีมีไว้เพื่ออะไร

โดยจะวัดพลังงานที่ตัวอย่างที่มีรอยบากดูดซับเมื่อถูกกระแทก ซึ่งบ่งชี้ถึงความต้านทานของเหล็กต่อการแตกหักแบบเปราะ มาตรฐานรางต้องมีค่าเฉลี่ยขั้นต่ำ โดยทั่วไปคือ 27 J เพื่อป้องกันการแตกร้าวในสภาพอากาศหนาวเย็นและภายใต้แรงกระแทก

ถาม: เหตุใดมาตรฐานระบบรางจึงจำกัดฟอสฟอรัสและซัลเฟอร์

ฟอสฟอรัสและซัลเฟอร์ช่วยลดความเหนียว ความเหนียว และความสามารถในการเชื่อม และอาจทำให้เกิดการแยกตัวและการแตกร้าวจากความร้อน การรักษาให้ต่ำกว่าประมาณ 0.035 เปอร์เซ็นต์เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่ทำให้เหล็กรางปลอดภัยในการเชื่อมเป็นรางต่อเนื่อง

ถาม: การทดสอบอัลตราโซนิกพบอะไรในราง

การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงจะตรวจจับข้อบกพร่องภายใน เช่น โพรงการหดตัว สิ่งเจือปน และสะเก็ดไฮโดรเจนที่มองไม่เห็นจากพื้นผิว การสแกนอัลตราโซนิกความยาวเต็ม-เป็นสิ่งจำเป็นในมาตรฐานรางรถไฟส่วนใหญ่ เนื่องจากข้อบกพร่องดังกล่าวสามารถขยายเป็นรางหักได้ภายใต้ความล้า

ถาม: ต้องใช้เกรดเหล็กที่สูงกว่าสำหรับการลากของหนักเสมอไปหรือไม่

ไม่ใช่โดยอัตโนมัติ แต่โดยปกติ การลากจูงหนักจะทำให้ความต้องการการสึกหรอและความล้าเพิ่มมากขึ้น ดังนั้นเกรด-ที่แข็งตัวหรือเกรดไมโครอัลลอยด์ เช่น R350HT, U78CrV หรือ AREMA IH จึงเป็นบรรทัดฐานสำหรับทางเดินที่มีน้ำหนักสูง- สำหรับการจราจรที่คล่องตัว เกรดพื้นฐานจะประหยัดกว่าและปลอดภัยยิ่งขึ้น