Hvorfor ruster jernbaneskinner ikke?

Skinner ruster, bare langsomt

Jernbaneskinner er udsat for regn, fugt, temperaturændringer og nogle gange saltsprøjt, men i daglig drift viser de ikke den hurtige rust, som almindelige stålkonstruktioner gør. Årsagen er ikke, at skinner aldrig korroderer: det er, at valg af skinnemateriale, hjul-skinnekontaktadfærd og beskyttende overflademekanismer bremser synlig rustdannelse dramatisk, især på skinnehovedet, hvor hjulene ruller kontinuerligt.

Moderne jernbaneskinner er lavet af-kulstoflegeret stål, såsom U71Mn, U75V, R260, R350HT og 900A, designet til at modstå slid, træthed og overfladeskader under tunge rullende belastninger. Disse kvaliteter bruges på profiler som UIC60, UIC54, 60E1, 132RE, 60 kg/m og 75 kg/m tunge skinner.

Hvorfor skinnehovedet forbliver lyst

Den mest synlige del af en skinne er hovedet, som er i konstant kontakt med stålhjulene. Hvert togpassage frembringer høj kontaktbelastning og mikro-glidning ved hjulets-skinnegrænseflade, og dette fjerner mekanisk oxidation på et tidligt-stadium, før det kan bygge sig ind i tyk rust. Derfor ser løbeoverfladen på en UIC60 R260 skinne eller en 60 kg/m U71Mn skinne, selv i fugtige områder, lys og poleret ud, mens let rust muligvis kun er synlig på banen og underlaget, hvor hjulene ikke rører ved.

Denne naturlige poleringseffekt er stærkest på ruter med høj-trafik, såsom metrosystemer og godstransportlinjer, hvor hyppige hjulpassager løbende renser skinnehovedet. På industrispor med lavere trafik, såsom mineskinner (22, 24 eller 30 kg/m) eller flade stangskinner i lagerbygninger, er der større sandsynlighed for, at der opstår overfladeoxidation, hvor trafiktætheden er lav, hvorfor materialevalg og beskyttelsesbehandling betyder mere i disse miljøer.

Korrosionsbeskyttelse i sporsystemet

Korrosion af en skinne kontrolleres på flere måder på én gang:

Stålsammensætning:kulstof-manganskinnestålene danner en tæt, vedhæftende skala, der bremser yderligere oxidation sammenlignet med almindeligt konstruktionsstål.

Hjulpolering:kontinuerlig kontakt fjerner overfladeoxid fra løbebåndet.

Dræning:ballasten og fastgørelsen holder vand væk fra skinnefoden og sovepladsen, og skinnebunden er fri for stillestående vand.

Beskyttende finish:hvor det er nødvendigt, kan banen og bunden males eller olieres, og fastgørelseselementer kan være zinkbelagte eller varmgalvaniserede-.

På strækninger, der er udsat for salt eller aggressiv atmosfære, er yderligere foranstaltninger såsom periodisk oliering af skinnesiderne eller brug af korrosionsbestandige-fastgørelseskomponenter normal vedligeholdelsespraksis.

Common rail-kvaliteter og deres rolle

Grad	Standard / region	Typisk sammensætning (vægt%)	Nøglefunktioner
R260	EN 13674-1 (Europa)	C 0,67-0,80, Mn 0,90-1,20, Si mindre end eller lig med 0,50	Base-skinne til mellemstore-trafiklinjer; god svejsbarhed.
R350HT	EN 13674-1 (Europa)	C 0,75-0,85, Mn 0,80-1,20, Cr 0,20-0,50	Hoved hærdet; trækstyrke Større end eller lig med 1100 MPa; til høj-hastighed og tunge-strækninger.
Karakter 260	AREMA (Nordamerika)	C ~0,77, Mn ~1,0-1,2, Si ~0,2	Anvendes med 115RE og 136RE sektioner på klasse I fragtnetværk.
Bainitisk skinne	JIS E 1101 (Japan), vedtaget i EU/Indien	C 0,65-0,80, Mn 1,0-1,4, Cr/Mo/Ni valgfri	Høj styrke og brudsejhed til kurver og høje-slidsegmenter.
U71Mn	GB/T 2585 (Kina)	C 0,65-0,77, Mn 1,10-1,40, Si 0,15-0,35	Standard for 50 og 60 kg/m skinner på kinesiske hovedlinjer.
U75V	GB/T 2585 (Kina)	C 0,67-0,77, Mn 0,70-1,00, V 0,04-0,12	Vanadium mikrolegeret; højere styrke og træthedsmodstand.

Skinnesektioner og kvaliteter efter standard

Standard	Afsnit	Typiske karakterer
UIC 860	UIC54, UIC60	700, 900A, 900B
EN 13674-1 (Større end eller lig med 46 kg/m)	50, 54, 60 kg/m	R200, R260, R260Mn, R320Cr, R350HT, R350LHT, R370CrHT
BS 11-1985	BS80A, BS90A, BS100A	700, 900A, 900B
AREMA	115RE, 136RE	Standard kulstof og høj-styrke (SS, HH, LA, IH)
ASCE	ASCE60, ASCE85	U71Mn eller efter specifikation
GB 2585-2007	50, 60, 75 kg/m	U71Mn, U75V
TB/T 2344-2012	50, 60, 75 kg/m	U71Mn, U75V, U77MnCr, U78CrV
GB 11264-1989	8 – 43 kg/m	Q235, 55Q, 50Mn, U71Mn
GB kranskinner	QU70 – QU120	U71Mn

Ofte stillede spørgsmål

Ruster jernbaneskinner overhovedet?

Ja, det gør de. Banen og bunden af ​​skinner, der udsættes for fugt, vil udvikle overfladerust, og skinner i sidespor med lav-trafik eller fugtige omgivelser har brug for periodisk inspektion og behandling. Løbefladen forbliver ren, primært fordi hjulkontakten polerer den.

Hvorfor forbliver skinnehovedet skinnende?

Hver hjulpassage skaber højt kontakttryk og mikro-glidning, der slider det tynde oxidlag væk, før det kan vokse til rust. Hyppig trafik holder løbebåndet poleret.

Kan en skinne ruste igennem?

Ved normal vedligeholdelse, no. Snittab fra korrosion overvåges ved ultralyd og visuel inspektion, og skinner udskiftes, når tabet når grænsen fastsat af vedligeholdelsesstandarden. Alvorlig rust er en defekt, der skal håndteres med inspektionsintervaller.

Hvordan forhindres korrosion på kystbaner?

I saltfyldte-miljøer bruger operatører beskyttende finish på skinnen, galvaniserede fastgørelsesanordninger, god dræning og hyppigere inspektion. Nogle linjer påfører også rusthæmmende-olie på skinnesiderne med jævne mellemrum.

Bruges rustfri skinne nogen steder?

Rustfri stålskinner findes til specielle anvendelser såsom specifikke industrielle miljøer, men de er langt dyrere og bruges ikke på almindelige jernbanestrækninger. Standardpraksis er kul-manganskinnestål plus beskyttende vedligeholdelse.

Hvor længe holder en skinne?

Jernbanelevetid måles i akkumuleret tonnage frem for år. På korridorer med høje-tonnage kan hoved-hærdede kvaliteter såsom R350HT give væsentlig længere levetid end standardkvaliteter, og korrosion er normalt ikke den begrænsende faktor, hvor dræning og vedligeholdelse er tilstrækkelig.