La relazione tra l'uniformità della microstruttura della rotaia a basso- ingrandimento e l'inizio del danno alla testata della rotaia
Perché i difetti di porosità centrale all'interno della rotaia diventano siti di inizio per i difetti interni della testata della rotaia?
La porosità centrale è un insieme di micropori interni formati durante la laminazione della rotaia, un tipico difetto di volume. Sotto carichi ripetuti delle ruote-rotaie, questi micropori diventano nuclei di concentrazione dello stress, provocando l'accumulo di dislocazioni-nel reticolo metallico in corrispondenza dei bordi dei pori e la formazione graduale di microfessure. All’aumentare del numero di cicli di carico, le microfessure si propagano lungo l’area porosa fino alla superficie della testata della rotaia, formando eventualmente difetti interni visibili. Tali difetti causati dalla porosità interna sono nascosti e non possono essere rilevati dall'ispezione superficiale nella fase iniziale, spesso identificati solo dopo l'espansione, rappresentando una grande minaccia per la sicurezza del traffico.
Quali sono le principali differenze nei limiti dei difetti della macrostruttura ferroviaria tra gli standard cinesi e gli standard internazionali (UIC/EN)?
Gli standard internazionali impongono requisiti più severi per la macrostruttura ferroviaria, con differenze fondamentali nel controllo delle fasce di segregazione e delle cavità di ritiro. La norma UIC stabilisce che il grado della fascia di segregazione nella testata della rotaia non deve superare il grado 1 e che non è consentita la segregazione continua della rete; Le ferrovie a velocità ordinaria-standard cinesi consentono bande di segregazione fino al grado 2 con una certa tolleranza per una leggera segregazione della rete. In termini di controllo della cavità da ritiro, gli standard internazionali non richiedono cavità da ritiro residue nelle aree della testata e dell'anima della rotaia, mentre gli standard cinesi consentono leggere cavità da ritiro disperse nella base della rotaia. Inoltre, gli standard internazionali aggiungono un requisito di ispezione della “fascia bianca” per prevenire anomalie strutturali causate da un trattamento termico non uniforme.
Quali effetti sistematici ha la macrostruttura irregolare della rotaia sulle sue proprietà meccaniche?
La struttura irregolare porta all'anisotropia delle proprietà meccaniche della rotaia, con una maggiore dispersione della resistenza alla trazione e allo snervamento nella testa della rotaia, e la resistenza di alcune aree può essere inferiore al valore di progetto. La resistenza all'impatto diminuisce in modo significativo, soprattutto nelle aree delle fasce di segregazione, dove la resistenza all'impatto può essere ridotta di oltre il 40%, rendendo la rotaia soggetta a fratture fragili a basse temperature o sotto carichi di impatto. Allo stesso tempo, il limite di fatica delle aree difettose viene notevolmente ridotto, accorciando la vita a fatica della rotaia del 30%-50%, non riuscendo a soddisfare i requisiti di servizio a lungo termine della linea ed entrando in anticipo nel ciclo di revisione e sostituzione.
Come migliorare l'uniformità della macrostruttura ferroviaria attraverso il controllo del processo durante la produzione?
Il controllo del processo principale si concentra sulle fasi di produzione dell'acciaio e di laminazione. Nella fase di produzione dell'acciaio, vengono utilizzati processi come il degasaggio sotto vuoto e la raffinazione RH per ridurre il contenuto di gas e inclusioni nell'acciaio fuso. Nel frattempo, il processo di colata continua è ottimizzato e viene adottata la tecnologia di agitazione elettromagnetica per eliminare la porosità centrale e la segregazione. Nella fase di laminazione, le temperature di apertura e di finitura della laminazione sono rigorosamente controllate per garantire la completa ricristallizzazione del metallo. La laminazione multi-passaggio con ampia riduzione viene utilizzata per compattare i difetti interni dei micropori. Inoltre, l'ispezione online nella fase di finitura aggiunge un processo di ispezione della macrostruttura per scartare billette non qualificate, garantendo la qualità interna delle rotaie fin dall'origine.
Come giudicare se i difetti interni del fungo della rotaia sono causati da disomogeneità della macrostruttura sulla base dei dati di rilevamento dei difetti in loco?
Il giudizio può essere effettuato attraverso le caratteristiche della forma d'onda dei rilevatori di difetti a ultrasuoni. I difetti interni causati da disomogeneità strutturale solitamente mostrano forme d'onda di rilevamento dei difetti "diffuse" o "simili a nuvole-", piuttosto che una singola onda di riflessione netta, e le posizioni dei difetti sono per lo più concentrate nell'area centrale della testata della rotaia. In combinazione con la durata di servizio della rotaia, se un gran numero di difetti interni compaiono quando il tempo di servizio della rotaia è breve (meno del 50% della vita di progetto) e la distribuzione dei difetti non ha un'evidente regolarità, è altamente probabile che siano causati da una macrostruttura non uniforme. A questo punto, le rotaie danneggiate dovrebbero essere campionate per l'analisi anatomica e il tipo di difetti interni dovrebbe essere confermato attraverso macro test di lisciviazione acida per fornire una base per il successivo approvvigionamento e sostituzione delle rotaie.