Notícias
0102030405
As estratégias de moagem de trilhos
2024-10-28
A retificação regular de trilhos reduz ou remove danos aos trilhos e estende sua vida útil, o que é amplamente reconhecido como um dos métodos de manutenção eficazes em sistemas de trânsito ferroviário. Com base no comportamento dos danos aos trilhos e combinado com as necessidades da capacidade de transporte ferroviário, a tecnologia e o equipamento de retificação de trilhos estão se desenvolvendo de maneira diversificada e em vários níveis. As principais estratégias para retificação de trilhos incluem pré-retificação, retificação preventiva e retificação de reparo.
Pré-moagem. Durante o processo de laminação a quente de trilhos, altas temperaturas intensificam a oxidação de elementos de carbono e ferro na superfície dos trilhos. Quando a taxa de oxidação do carbono é maior que a do ferro, parte da cementita na perlita se transforma em ferrita, levando à formação de uma camada de descarbonetação, conforme mostrado na Fig.1. A dureza, a resistência e a resistência ao desgaste da camada de descarbonetação no trilho são menores do que as do substrato [1]. Durante o serviço, as rachaduras se propagam principalmente ao longo da ferrita, o que tem maior probabilidade de causar danos sérios ao trilho [2]. Durante a construção da nova linha, a partida/parada frequente de veículos de construção pode facilmente causar arranhões nos trilhos e outros problemas. Os arranhões nos trilhos não são facilmente detectados pelo pessoal de inspeção no estágio inicial, mas o calor do atrito entre a roda e o trilho causa transformação metalográfica na área arranhada do trilho, o que pode rapidamente se desenvolver em danos sérios no serviço posterior [3]. Portanto, para a construção de novas linhas e a colocação de novos trilhos em seções, a pré-moagem deve ser realizada após o comissionamento e antes da abertura para operação para remover a camada de descarbonetação de cerca de 0,2 mm na superfície e os danos causados pelo processo de construção. Para linhas que já foram colocadas em operação, é necessário concluir a pré-moagem antes de passar uma massa total de 10 Mt.
Figura 1.Camada de descarbonetação no cabeçote do trilho.
Moagem preventiva. Para defeitos graves, como ondulação, delaminação, abrasão lateral e esmagamento, é necessário usar uma profundidade de retificação maior para remover os defeitos e, ao mesmo tempo, corrigir e reparar o perfil do trilho. Neste ponto, a quantidade de material do trilho removido e a profundidade da retificação são grandes, e essa estratégia de retificação é chamada de retificação reparativa. Devido à tolerância ao desgaste do projeto da parte superior do trilho, a frequência de substituição do trilho aumentou durante a retificação de reparo, resultando em economia de retificação ruim.
A China estabeleceu regulamentações claras sobre a operação de retificação de reparos em linhas de trânsito ferroviário: (a) A retificação de reparos deve selecionar equipamentos de retificação apropriados e parâmetros operacionais com base nas características dos defeitos ferroviários, remover defeitos ferroviários e reparar perfis ferroviários; (b) Em linhas comuns, para defeitos como profundidade de retificação de ondas ou largura de borda grossa excedendo 0,3 mm, a retificação de reparo oportuna deve ser organizada; (c) Em linhas ferroviárias de alta velocidade, quando houver trepidação de trem de alta velocidade, alarme de aceleração lateral da estrutura transversal, faixa de luz fraca em seções, profundidade de escamas de peixe do trilho de desvio atingindo 0,5 mm, índice de resposta de impacto da via excedendo o valor de gerenciamento ou defeitos ferroviários atingindo o limite de remediação, o reparo e a retificação oportunos do trilho devem ser organizados.
Reparando moagem. O trilho é submetido a cargas periódicas das rodas, e a camada de fadiga de contato rolante (RCF) é formada na superfície do trilho devido ao "efeito catraca" [4,5]. Na camada de fadiga de contato rolante, a dureza e a fragilidade do material do trilho aumentam significativamente, e a microestrutura mostra um aumento na densidade de deslocamento e iniciação de microfissuras [5]. A propagação lateral e longitudinal de microfissuras pode causar danos como delaminação e quebra de trilhos em trilhos [1]. No ciclo de desenvolvimento de trincas (nucleação, iniciação e propagação), o tempo de nucleação e iniciação é responsável por uma grande proporção. A retificação é geralmente realizada quando a profundidade da propagação da trinca não excede 0,2 mm, que é o melhor momento para bloquear a propagação de trincas no trilho e evitar maior deterioração do trilho, conforme mostrado na Fig. 2. Com base no mecanismo de fadiga de contato rolante na superfície dos trilhos e na lei de propagação de trincas, uma estratégia de retificação preventiva é proposta, que envolve a remoção regular da camada de fadiga de contato rolante na superfície dos trilhos. A retificação preventiva tem uma profundidade de retificação menor, o que é mais propício para estender a vida útil dos trilhos e tem melhor economia de retificação em comparação à retificação de reparo.
A China Railway Corporation apresentou requisitos claros para a implementação da retificação preventiva de trilhos ferroviários. (a) Para ferrovias de alta velocidade, a retificação preventiva deve ser realizada a cada 30-50 Mt de peso total, com um intervalo de retificação de no máximo 2 anos. (b) Para seções curvas retas e de raio grande (>1200 m) de linhas de velocidade comuns, um processo de retificação é geralmente realizado uma vez para um peso total de 100 Mt; para seções de raio pequeno ( 
A lei de evolução da vida útil dos trilhos sob diferentes estratégias de retificação é mostrada na Fig. 2, e os resultados indicam que a retificação pode efetivamente estender a vida útil dos trilhos. De acordo com os relatórios, a probabilidade de defeitos ocorrerem na superfície dos trilhos após não retificação, retificação de reparo e retificação preventiva é de 15%, 8% e 4%, respectivamente [6], indicando que a retificação preventiva tem uma vantagem significativa na redução da probabilidade de defeitos nos trilhos. Além disso, os materiais de retificação preventiva têm uma espessura de remoção menor, o que pode estender significativamente a vida útil dos trilhos em comparação com a retificação de reparo. Sob a situação severa de rápido desenvolvimento econômico e demanda urgente pela capacidade de transporte do trânsito ferroviário da China, a adoção da retificação preventiva pode efetivamente estender o ciclo de substituição dos trilhos e ter maior economia de retificação. A retificação preventiva preditiva é a principal direção de desenvolvimento da futura tecnologia de retificação ferroviária.
Figura 2.Comportamento de propagação de trincas de contato de rolamento
Figura 3.A relação entre estratégias de retificação e vida útil dos trilhos
[1] ZHAO Xiangji, GUO Jun, WANG Hengyu, et al. Efeitos da descarbonetação na resistência ao desgaste e mecanismos de danos de trilhos sujeitos à fadiga de contato[J]. Desgaste, 2016, 364-365:130-143.
[2] ZHAO Xiangji, WANG Hengyu, Guo Jun, et al. O efeito da camada descarbonetada na fadiga de contato de rolamento de materiais ferroviários sob condições secas-úmidas[J]. Análise de falhas de engenharia, 2018, 91: 58-71.
[3] LIU Fengshou, LI Chuang, TIAN Changhai. Pesquisa sobre danos precoces em trilhos ferroviários de alta velocidade chineses. Engenharia Ferroviária, 2018, 58(1): 138-140.
[4] Reza Masoudi Nejad, Shariati Mahmoud, Farhangdoost Khalil. Efeito do desgaste no crescimento de trincas por fadiga de contato de rolamento em trilhos[J]. Tribology International, 2016, 94: 118-13.
[5] HU Yue, ZHOU Lang, DING Haohao, et al. Evolução da microestrutura de rodas perlíticas ferroviárias sob carga de contato de deslizamento e rolamento[J]. Tribology International, 2021, 154: 106685.
[6] ZAREMBSKI Allan M., PALESE Joseph. A retificação de trilhos reduz defeitos de trilhos[J]. Trilhos e estruturas ferroviárias, 2011, 107(2): 32-35.