Kolejnicová ocel je speciální materiál, ne měkká ocel
Kolejnice je za tepla-válcovaná ocelová část, která nese zatížení kola, vede vlak a poskytuje jízdní plochu, přičemž je vystavena kontaktnímu tlaku více než gigapascal pod každým kolem a milionům zatěžovacích cyklů ročně. Obyčejná konstrukční ocel nemůže tuto povinnost vydržet: je příliš měkká na opotřebení a příliš slabá na únavu pro namáhání valivým stykem. Kolejnicová ocel je tedy vysoce uhlíková ocel, obvykle v rozsahu 0,60 až 0,82 procenta uhlíku, s perlitickou mikrostrukturou jemných střídavých feritových a cementitových lamel. Perlit dává kombinaci, na které záleží: vysoká tvrdost pro odolnost proti opotřebení a přiměřená houževnatost, aby se zabránilo šíření trhlin. Obsah uhlíku staví kolejovou ocel jasně nad konstrukční oceli a složení je přísně kontrolováno, protože každé 0,1 procenta uhlíku, manganu nebo křemíku posouvá rychlost opotřebení, únavovou pevnost a svařitelnost kolejnice.
Třída chemie napříč hlavními standardními systémy
Typy kolejnic jsou definovány standardním systémem kupující země a stejná jmenovitá kolejnice může existovat v několika národních verzích. Níže uvedená tabulka shrnuje široce obchodované druhy s jejich typickými rozsahy uhlíku a manganu.
| Stupeň | Standardní systém | Procento uhlíku | Procento manganu | Legování nebo úprava | Typické použití |
|---|---|---|---|---|---|
| U71Mn | GB/T 2585, TB/T 2344 | 0.65-0.76 | 1.10-1.40 | Mangan | Hlavní a jeřábové kolejnice |
| U75V | GB/T 2585, TB/T 2344 | 0.71-0.80 | 0.70-1.05 | Vanadium | Vysokorychlostní-tratě, zatáčky |
| U77MnCr | TB/T 2344 | 0.72-0.82 | 0.90-1.30 | mangan-chrom | Těžký-doprav a vysoká-tvrdost |
| U78CrV | TB/T 2344 | 0.74-0.82 | 0.90-1.30 | Chrom-vanad | 75 kg/m těžké-kolejnice |
| R260 | EN 13674-1, UIC 860 | 0.62-0.80 | 0.70-1.20 | Žádný | Konvenční hlavní řada |
| R350HT | EN 13674-1 | 0.70-0.82 | 0.60-1.25 | Hlava-ztvrdlá | Těžký-tah, ostré zatáčky, zóny s vysokým opotřebením |
| 900A | UIC 860 | 0.60-0.80 | 0.80-1.30 | Žádný | Nákladní a smíšené-traťové linky |
Dvě rodiny vyčnívají. Třídy U-řady jsou čínské kolejové oceli: U71Mn je tahoun, U75V přidává vanad pro vyšší pevnost na rychlých tratích a třídy chrómu a vanadu vyhovují těžkým-nákladům a požadavkům na velmi vysokou tvrdost. Řada EN 13674-1 používá označení R s tvrdostí nebo pevností v názvu: R260 je standardní třída a třídy tvrzené hlavou jako R350HT a R370CrHT posouvají tvrdost povrchu do rozsahu 350 až 390 HBW pro podmínky těžkého opotřebení.
Tepelně-zpracované a legované kolejnice
Když poptávka po opotřebení překročí to, co může poskytnout obyčejná perlitická třída, odpovědí je kalení hlavy nebo legování nebo obojí. Kalení hlavy je přímé tepelné zpracování hlavy kolejnice po válcování: hlava je rychle ochlazována, takže tvoří jemný perlit s povrchovou tvrdostí 350 až 390 HBW pro jakosti, jako je R350HT, zatímco stojina a základna si zachovávají tužší a lépe svařitelnou strukturu. Tím se soustředí tvrdost přesně tam, kde dochází k opotřebení, a zbytek kolejnice zůstane tvarovatelný a svařitelný, což je důvod, proč-kalené kolejnice dominují na těžkých-traťových tratích a ostrých zatáčkách. Legování funguje současně: vanad a chrom zušlechťují perlit a zvyšují pevnost a mikrolegování niobu zlepšuje houževnatost. Třídy velmi vysoké pevnosti používané na nejtěžších tratích, jako jsou chrom-molybdenové a bainitické kolejnice, které se nyní objevují, posouvají tvrdost a houževnatost za hranici perlitiky, ale stále jsou specifikovány stejným rámcem norem a ověřeny stejnými testy: pevnost v tahu, tvrdost povrchu a jádra, rázová energie a únavové chování.
Lehké kolejnice a jeřábové kolejnice
Ne všechny koleje jsou hlavní kolejnice. Lehké kolejnice o hmotnosti 8 až 30 kg/m, používané pro důlní dopravu, lehkou průmyslovou dráhu a dočasné linky, jsou válcovány podle GB/T 11264 s měkčími jakostmi, jako jsou 55Q a Q235, protože jejich povinností je nízká rychlost a nízké zatížení nápravy, kde na odolnosti proti opotřebení záleží méně než na hospodárnosti a obrobitelnosti. Jeřábové kolejnice, řada QU od QU70 do QU120, se používají na portálových a mostových jeřábových drahách; jsou válcovány podle specifikace jeřábové kolejnice se širokou plochou hlavou určenou pro plochá kola jeřábů a čínské kolejnice QU se běžně dodávají v U71Mn, s požadavky na tvrdost a přímost stanovenými normou pro jeřábové kolejnice spíše než praxí hlavního vedení. Při nákupu záleží na rozdílu: hlavní kolejnici R260 nelze jednoduše nahradit jeřábovou dráhou nebo důlní tramvají, protože profil, tvrdost a systém upevnění jsou různé.
Výběr stupně pro projekt
Výběr stupně začíná od standardu projektu, nikoli od tabulky názvů. Rozhodujícími vstupy jsou zatížení nápravy, roční tonáž, maximální rychlost, náročnost zatáček a klima. Těžké-tratě s vysokou roční tonáží a ostrými křivkami si vybírají nejvyšší stupně tvrdosti,-kalené nebo chromové-legované, protože životnost kolejnice určuje opotřebení, nikoli únava. Vysokorychlostní linky pro cestující si vybírají třídy s vysokou odolností proti únavě a stálou tvrdostí, jako je U75V v Číně nebo R260 v Evropě, se zpřísněnými požadavky na kvalitu povrchu. Konvenční smíšené linky{10}}obsluhují dobře standardní třídy R260 nebo U71Mn. Studené-čáry oblasti zvyšují požadavek na nárazovou{15}}energii při minimální provozní teplotě a korozivní prostředí může přidat požadavky na legování nebo povlak. V každém případě by měl kupující uvést profil, jakost a řídící normu, například 60 kg/m U75V podle GB/T 2585 nebo 60E1 R260 podle EN 13674-1, a vyžádat si certifikát mlýnské zkoušky, aby bylo možné zkontrolovat dodané chemické a mechanické hodnoty podle limitů jakosti.
Často kladené otázky
Otázka 1: Je železniční ocel pouze vysoce-uhlíková ocel?
Je to ocel s vysokým{0}}uhlíkem, 0,60 až 0,82 procenta uhlíku, ale obsahuje také mangan, křemík a zbytky, válcované na přesný profil a testované na tvrdost, pevnost v tahu a únavu. Třída a norma společně definují materiál.
Q2: Jaký je rozdíl mezi R260 a R350HT?
R260 je standardní perlitická třída s minimální pevností v tahu 880 MPa. R350HT je ze stejné rodiny, ale hlava-tvrzená na povrchovou tvrdost 350 až 390 HBW pro těžké-tahy a vysoké-opotřebení.
Q3: Co znamená U v U71Mn?
Předpona U je čínské označení pro kolejnicovou ocel. U71Mn je manganová kolejnicová ocel s 0,65 až 0,76 procenta uhlíku a 1,10 až 1,40 procenta manganu na GB/T 2585.
Otázka 4: Proč se v zatáčkách používají-kalené kolejnice?
Protože křivky generují nejvyšší míru opotřebení. Kalení hlavy zajišťuje tvrdost 350 až 390 HBW přesně na jízdní plochu, čímž se několikanásobně prodlužuje životnost kolejnice ve srovnání se standardní jakostí na stejné křivce.
Q5: Mohou být jeřábové kolejnice použity na železničních tratích?
č Jeřábové lišty mají jiný profil hlavy, tvrdost a systém uchycení, určené pro plochá jeřábová kola a nízké rychlosti. Železniční tratě vyžadují profil a stupeň železnice podle platné normy.
Q6: Jak se ověřuje dodaný stupeň?
Certifikátem o zkoušce mlýna s tavným číslem, analýzou pánve a mechanickými zkouškami a kontrolou chemie podle limitů jakosti normy. Tvrdost lze ověřit na hlavě kolejnice přenosným testerem při dodání.