Návrh galvanické ochrany proti korozi pro kolejnice a upevňovací systémy
Proč dochází ke galvanické korozi mezi kolejnicemi a šrouby?
Kolejnice jsou většinou vyrobeny z uhlíkové oceli nebo nízko{0}}legované oceli, zatímco šrouby používají vysokopevnostní -legovanou ocel. Tyto dva materiály mají různé elektrodové potenciály a vytvářejí galvanický článek v prostředí elektrolytů, jako je vlhkost a sůl. Kolejnice mají nižší elektrodový potenciál, působí jako anody a podléhají oxidativní korozi (rezivění); šrouby mají vyšší potenciál, fungují jako katody,-ačkoli jsou samy méně korozivní, urychlují korozi anody (kolejnice). Galvanická koroze vyžaduje tři podmínky: rozdíl potenciálu materiálu, prostředí elektrolytu (např. dešťová voda, vlhkost půdy) a elektrické spojení mezi kovy. Stopy jsou vystaveny venku dlouhodobě-; dešťová voda a sůl ve vzduchu tvoří elektrolytický film, umožňující galvanickou korozi. Tato koroze poškozuje{11}}kolejové šroubové spoje, snižuje pevnost spoje a dokonce představuje bezpečnostní riziko.
Jaká jsou hlavní rizika galvanické koroze pro kolejové systémy?
Galvanická koroze způsobuje rez kolem otvorů pro šrouby kolejnic, rozšiřování otvorů a zvětšující se vůli mezi šrouby a kolejnicemi, což vede k uvolněným spojům a snížené stabilitě koleje. Silná koroze oslabuje příčnou-pevnost kolejnic, takže kolejnice jsou náchylné k prasklinám při zatížení a zkracuje se životnost. Ačkoli jsou šrouby katody, jejich povrchové povlaky se zhoršují v důsledku dlouhodobé-koroze, spouštějí korozi šroubů a snižují předpětí. Galvanická koroze také zhoršuje vodivost kolejového obvodu, narušuje přenos signálu a způsobuje abnormální řízení provozu vlaku. V pobřežních a vlhkých oblastech se galvanická koroze zrychluje, potenciálně snižuje životnost součástí o více než 50 % a výrazně zvyšuje náklady na údržbu.
Jak snížit galvanickou korozi přizpůsobením materiálu?
Základním principem je výběr kombinací materiálů s podobnými potenciály elektrod, aby se minimalizoval rozdíl potenciálů. Pokud například kolejnice používají uhlíkovou ocel U71MnG, lze šrouby spárovat se stejným typem šroubů z nízkolegované oceli, aby se snížil potenciálový rozdíl. Vyhněte se přímému kontaktu mezi šrouby z nerezové oceli a běžnými kolejnicemi z uhlíkové oceli-jejich velký potenciálový rozdíl způsobuje silnou galvanickou korozi. Pokud jsou nutné šrouby z nerezové oceli, použijte místo austenitické nerezové oceli martenzitickou nerezovou ocel (potenciálně blíže uhlíkové oceli). Železnice pro těžké{7}}dopravy mohou používat slitinové šrouby odolné proti korozi-, které se potenciálem více shodují s kolejnicemi a zároveň nabízejí vyšší pevnost. Výběr materiálu zohledňuje také faktory prostředí: pobřežní oblasti upřednostňují kombinace odolnější vůči korozi{10}}, aby se dále zabránilo galvanické korozi.
Jakou roli hraje ochrana izolace v prevenci galvanické koroze?
Izolační ochrana zásadně inhibuje galvanickou korozi blokováním elektrických spojení mezi kolejnicemi a upevňovacími součástmi, čímž narušuje tvorbu galvanických článků. Mezi běžné izolační součásti patří izolační měrky, izolační podložky a izolační podložky, instalované mezi kolejnice a šrouby/lisovací desky. Izolační podložky jsou obvykle vyrobeny z vysoce pevného nylonu nebo epoxidové pryskyřice s izolačním odporem větším nebo rovným 1 × 10⁸Ω, které účinně blokují vedení proudu. Izolační měrky nejen poskytují izolaci, ale také upravují měřidlo a slouží dvojím účelům. Na elektrifikovaných železnicích zabraňuje ochrana izolace bludným proudům urychlujícím galvanickou korozi a zároveň zajišťuje normální provoz kolejových obvodů. Ochrana izolace je nákladově-efektivní a efektivní a stává se hlavní metodou prevence galvanické koroze v kolejových systémech.
Jaké jsou rozdíly v konstrukci galvanické ochrany proti korozi v různých prostředích?
V prostředí pobřežní solné mlhy jsou kromě ochrany izolace vylepšeny antikorozní povlaky součástí (např. žárové zinkování -ponořením + těsnicí povlak), aby se zvýšila odolnost proti solné mlze. Ve vnitrozemských suchých oblastech lze ochranu zjednodušit-se zaměřením na izolační podložky + běžné antikorozní-nátěry, aby se snížily náklady. Ve vlhkých a deštivých oblastech je design těsnění pro izolační komponenty zesílen, aby se zabránilo pronikání vlhkosti a zachovala se účinnost izolace. V alpských oblastech používají izolační materiály nízkoteplotně upravené varianty, aby se zabránilo křehkosti za studena a selhání izolace. Elektrifikované železnice vyžadují vysoce-izolační komponenty (izolační odpor větší nebo roven 1×10¹⁰Ω) a zároveň zvyšují odvod bludných proudů, aby se snížila-urychlená koroze.