Berita
01tanggal 02tanggal 03tanggal 04tanggal 05
Strategi penggilingan rel
Tanggal 28 Oktober 2024
Penggilingan rel secara teratur mengurangi atau menghilangkan kerusakan rel dan memperpanjang masa pakainya, yang secara luas diakui sebagai salah satu metode perawatan yang efektif dalam sistem angkutan kereta api. Berdasarkan perilaku kerusakan rel dan dikombinasikan dengan kebutuhan kapasitas transportasi kereta api, teknologi dan peralatan penggilingan rel berkembang secara bertingkat dan beragam. Strategi utama untuk penggilingan rel meliputi penggilingan awal, penggilingan pencegahan, dan penggilingan perbaikan.
Pra-penggilinganSelama proses penggulungan panas rel, suhu tinggi mengintensifkan oksidasi unsur karbon dan besi pada permukaan rel. Ketika laju oksidasi karbon lebih besar daripada besi, sebagian sementit dalam perlit berubah menjadi ferit, yang mengarah pada pembentukan lapisan dekarburisasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Kekerasan, kekuatan, dan ketahanan aus lapisan dekarburisasi pada rel lebih rendah daripada substrat [1]. Selama layanan, retakan terutama menjalar di sepanjang ferit, yang lebih mungkin menyebabkan kerusakan serius pada rel [2]. Selama pembangunan jalur baru, seringnya kendaraan konstruksi dinyalakan/dihentikan dapat dengan mudah menyebabkan goresan rel dan masalah lainnya. Goresan rel tidak mudah dideteksi oleh personel inspeksi pada tahap awal, tetapi panas gesekan antara roda dan rel menyebabkan transformasi metalografi di area rel yang tergores, yang dapat dengan cepat berkembang menjadi kerusakan serius pada layanan selanjutnya [3]. Oleh karena itu, untuk pembangunan jalur baru dan pemasangan rel baru dalam beberapa bagian, prapenggerindaan harus dilakukan setelah commissioning dan sebelum dibuka untuk operasi guna menghilangkan lapisan dekarburisasi sekitar 0,2 mm pada permukaan dan kerusakan yang disebabkan oleh proses konstruksi. Untuk jalur yang telah dioperasikan, prapenggerindaan harus diselesaikan sebelum melewati massa total 10 Mt.
Gbr. 1.Lapisan dekarburisasi pada kepala rel.
Penggilingan preventif. Untuk cacat parah seperti kerutan, delaminasi, abrasi lateral, dan penghancuran, perlu menggunakan kedalaman penggerindaan yang lebih besar untuk menghilangkan cacat, dan pada saat yang sama memperbaiki dan memperbaiki profil rel. Pada titik ini, jumlah material rel yang dihilangkan dan kedalaman penggerindaan besar, dan strategi penggerindaan ini disebut penggerindaan reparatif. Karena toleransi keausan desain bagian atas rel, frekuensi penggantian rel meningkat selama penggerindaan perbaikan, yang mengakibatkan ekonomi penggerindaan yang buruk.
Tiongkok telah membuat regulasi yang jelas tentang operasi penggilingan perbaikan jalur kereta api: (a) Penggilingan perbaikan harus memilih peralatan penggilingan dan parameter operasi yang tepat berdasarkan karakteristik kerusakan rel, membuang kerusakan rel, dan memperbaiki profil rel; (b) Pada jalur biasa, untuk kerusakan seperti kedalaman penggilingan gelombang atau lebar tepi tebal yang melebihi 0,3 mm, penggilingan perbaikan tepat waktu harus dilakukan; (c) Pada jalur kereta api kecepatan tinggi, ketika terjadi guncangan kereta kecepatan tinggi, alarm percepatan lateral rangka melintang, strip lampu yang buruk di beberapa bagian, kedalaman sisik ikan pada rel keluar mencapai 0,5 mm, indeks respons benturan rel melebihi nilai manajemen, atau kerusakan rel mencapai batas perbaikan, perbaikan dan penggilingan rel tepat waktu harus dilakukan.
Memperbaiki penggilinganRel mengalami beban berkala dari roda, dan lapisan lelah kontak bergulir (RCF) terbentuk pada permukaan rel karena "efek ratchet" [4,5]. Pada lapisan lelah kontak bergulir, kekerasan dan kerapuhan material rel meningkat secara signifikan, dan struktur mikro menunjukkan peningkatan kepadatan dislokasi dan inisiasi retakan mikro[5]. Perambatan retakan mikro secara lateral dan longitudinal dapat menyebabkan kerusakan seperti delaminasi dan patahnya rel pada rel [1]. Dalam siklus perkembangan retakan (nukleasi, inisiasi, dan perambatan), waktu nukleasi dan inisiasi merupakan bagian yang besar. Penggilingan biasanya dilakukan ketika kedalaman perambatan retakan tidak melebihi 0,2 mm, yang merupakan waktu terbaik untuk memblokir perambatan retakan rel dan menghindari kerusakan lebih lanjut pada rel, seperti yang diberikan pada Gambar 2. Berdasarkan mekanisme kelelahan kontak guling pada permukaan rel dan hukum perambatan retak, diusulkan strategi penggerindaan preventif, yang melibatkan penghilangan lapisan kelelahan kontak guling secara berkala pada permukaan rel. Penggerindaan preventif memiliki kedalaman penggerindaan yang lebih kecil, yang lebih kondusif untuk memperpanjang masa pakai rel dan memiliki ekonomi penggerindaan yang lebih baik dibandingkan dengan penggerindaan perbaikan.
China Railway Corporation telah mengajukan persyaratan yang jelas untuk penerapan penggerindaan preventif pada rel kereta api. (a) Untuk kereta api kecepatan tinggi, penggerindaan preventif harus dilakukan setiap 30-50 juta ton berat total, dengan interval penggerindaan tidak lebih dari 2 tahun. (b) Untuk bagian lengkung berjari-jari lurus dan besar (>1200 m) pada jalur kereta api kecepatan biasa, proses penggerindaan biasanya dilakukan sekali untuk berat total 100 juta ton; untuk bagian jari-jari kecil ( 
Hukum evolusi masa pakai rel di bawah strategi penggilingan yang berbeda ditunjukkan pada Gambar 2, dan hasilnya menunjukkan bahwa penggilingan dapat secara efektif memperpanjang masa pakai rel. Menurut laporan, kemungkinan cacat yang terjadi pada permukaan rel setelah non penggilingan, penggilingan perbaikan, dan penggilingan preventif masing-masing adalah 15%, 8%, dan 4% [6], yang menunjukkan bahwa penggilingan preventif memiliki keuntungan yang signifikan dalam mengurangi kemungkinan cacat rel. Selain itu, bahan penggilingan preventif memiliki ketebalan penghilangan yang lebih kecil, yang secara signifikan dapat memperpanjang masa pakai rel dibandingkan dengan penggilingan perbaikan. Di bawah situasi parah dari perkembangan ekonomi yang cepat dan permintaan mendesak untuk kapasitas transportasi angkutan kereta api Tiongkok, mengadopsi penggilingan preventif dapat secara efektif memperpanjang siklus penggantian rel dan memiliki ekonomi penggilingan yang lebih tinggi. Penggilingan preventif prediktif adalah arah pengembangan utama teknologi penggilingan rel masa depan.
Gbr. 2.Perilaku perambatan retakan kontak bergulir
Gbr.3.Hubungan antara strategi penggilingan dan umur pakai rel
[1] ZHAO Xiangji, GUO Jun, WANG Hengyu, dkk. Efek Dekarburisasi pada Ketahanan Keausan dan Mekanisme Kerusakan Rel yang Mengalami Kelelahan Kontak[J]. Keausan, 2016, 364-365:130-143.
[2] ZHAO Xiangji, WANG Hengyu, Guo Jun, dkk. Pengaruh Lapisan Dekarburisasi terhadap Kelelahan Kontak Bergulir Material Rel dalam Kondisi Kering-basah[J]. Analisis Kegagalan Teknik, 2018, 91: 58-71.
[3] LIU Fengshou, LI Chuang, TIAN Changhai. Penelitian tentang Kerusakan Awal Rel Kereta Cepat Tiongkok. Teknik Perkeretaapian, 2018, 58(1): 138-140.
[4] Reza Masoudi Nejad, Shariati Mahmoud, Farhangdoost Khalil. Efek Keausan pada Pertumbuhan Retak Kelelahan Kontak Bergulir di Rel[J]. Tribologi Internasional, 2016, 94: 118-13.
[5] HU Yue, ZHOU Lang, DING Haohao, dkk. Evolusi Mikrostruktur Roda Perlitik Kereta Api di Bawah Beban Kontak Bergulir-Geser[J]. Tribologi Internasional, 2021, 154: 106685.
[6] ZAREMBSKI Allan M., PALESE Joseph. Apakah Penggilingan Rel Mengurangi Cacat Rel[J]. Rel Kereta Api & Struktur, 2011, 107(2): 32-35.