Đường sắt hạng nặng mang tải trọng trục cao và trọng tải hàng năm cao nên cơ chế hư hỏng của nó phát triển nhanh hơn và ít cảnh báo hơn so với đường sắt nhẹ. Hiểu rõ ba loại hư hỏng, hao mòn, mỏi và ăn mòn là bước đầu tiên trong việc lựa chọn chiến lược phát hiện và sửa chữa phù hợp, bởi vì cùng một phương pháp sửa chữa không phù hợp với cả ba loại hư hỏng này.
Cơ chế thiệt hại và nguyên nhân của chúng
| Cơ chế | Nó xuất hiện ở đâu | Nguyên nhân chính |
| Đeo đầu | Đường cong, góc đo, bề mặt đầu | Bánh xe-áp lực tiếp xúc với ray, lực uốn cong, bôi trơn kém; tốc độ mòn trên đường cong gấp nhiều lần so với đường thẳng |
| Mệt mỏi và mệt mỏi khi tiếp xúc lăn | Bề mặt đầu, bên trong đầu, mối hàn | Tải trọng bánh xe lặp đi lặp lại, các khuyết tật trong mối hàn như phản ứng tổng hợp không hoàn toàn, squats, pháo kích và kiểm tra đầu |
| Ăn mòn | Đường hầm, đường ven biển, đoạn ẩm ướt | Sự tấn công của clorua và độ ẩm, trầm trọng hơn do các vấn đề về thoát nước và vi khí hậu trong đường hầm |
Trên các dây chuyền{0}nặng của doanh nghiệp, độ mòn đầu 8 mm sau khoảng 5 năm hoạt động đã được ghi nhận trên các đoạn cong nghiêm trọng, cho thấy phần đầu có thể bị mất nhanh như thế nào khi không được bôi trơn và mài. Các vết nứt mỏi bắt đầu từ khuyết tật hàn là nguy hiểm nhất vì chúng có thể phát triển thành các vết nứt ngang; kiểm tra siêu âm là cách tiêu chuẩn để tìm thấy chúng trước khi chúng đạt đến kích thước tới hạn.
Phát hiện và đánh giá
Kiểm tra bằng mắt: các khuyết tật bề mặt như kiểm tra đầu, ngồi xổm, nứt vỡ, rỗ ăn mòn và mạ cá ở các khớp.
Kiểm tra siêu âm: khuyết tật bên trong, khuyết tật mối hàn và vết nứt ngang; công cụ tiêu chuẩn để đảm bảo tính toàn vẹn của đường ray ở tốc độ giao thông hoặc với các thiết bị cầm tay.
Kiểm tra dòng điện xoáy và hạt từ tính: các vết nứt bề mặt và gần{0}}bề mặt mà kiểm tra siêu âm có thể bỏ sót.
Đo biên dạng đường ray: định lượng độ mòn của đầu và xác định khi nào đến hạn mài mòn và khi nào đạt đến giới hạn mài mòn.
Phương pháp sửa chữa
| mức độ thiệt hại | Phương pháp sửa chữa | Ghi chú |
| Đeo đầu nhẹ | Mài hồ sơ đường sắt | Khôi phục cấu hình đầu được thiết kế, loại bỏ lớp bề mặt bị hư hỏng và trì hoãn-việc tái bắt đầu hiện tượng mỏi khi tiếp xúc |
| Mòn sâu cục bộ | Hàn tấm ốp/xây dựng bằng laze | Đặt một lớp hợp kim chống mài mòn-tại khu vực bị mòn; được sử dụng tại các lưỡi công tắc, điểm giao nhau và các khuyết tật cách ly với quy trình hàn đã được phê duyệt |
| Các vết nứt bề mặt và gần{0}}bề mặt | Mài cộng với lỗ chặn vết nứt | Lỗ chặn vết nứt ở đầu vết nứt làm chậm hoặc ngừng lan truyền; kết hợp với giám sát |
| Khiếm khuyết nghiêm trọng, vết nứt mỏi sâu | Thay thế đường sắt | Bắt buộc khi lỗi đạt đến kích thước lỗi nghiêm trọng của đường ray hoặc phần bị mất |
Việc sửa chữa hàn trên đường ray chỉ được phép thực hiện khi có quy trình đủ tiêu chuẩn vì hàm lượng carbon cao trong đường ray khiến đường ray-nhạy cảm với vết nứt; khu vực hàn phải được mài phẳng và kiểm tra sau khi sửa chữa.
Bảo vệ và ngăn ngừa ăn mòn
Bảo vệ chống ăn mòn bắt đầu bằng hệ thống thoát nước: nước bị giữ lại trong nền đường ray làm tăng tốc độ ăn mòn đường ray và dây buộc nhanh hơn nhiều so với việc tiếp xúc với khí quyển. Hệ thống lớp phủ cho đường ray bị hạn chế do nhu cầu duy trì tính dẫn điện cho mạch đường ray, do đó, trong thực tế, việc bảo vệ tập trung vào việc kiểm tra thường xuyên, bảo trì hệ thống thoát nước và, nếu hợp lý, các lớp phủ bảo vệ trên mạng lưới đường sắt và chân trong đường hầm và các đoạn ven biển. Chốt và bu lông được bảo vệ dễ dàng hơn bằng lớp phủ vảy nhôm và kẽm-, đây là tuyến phòng thủ đầu tiên chống lại sự tấn công của clorua.
Thực hành bảo trì phòng ngừa
Việc mài bảo trì theo một chu trình phù hợp với trọng tải và mức độ nghiêm trọng của đường cong sẽ ngăn cản việc kiểm tra đầu phát triển thành vỏ và hình trụ.
Bôi trơn ray bánh xe-trên các đường cong giúp giảm tốc độ mài mòn và lực ngang gây hư hỏng góc đồng hồ đo.
Kiểm tra siêu âm thường xuyên các mối hàn và các vị trí khuyết tật đã biết, đồng thời theo dõi sự phát triển của khuyết tật giữa các lần kiểm tra.
Lựa chọn cấp đường ray: đầu-được xử lý nhiệt dành cho các đoạn đường cong{1}}nặng và cấp hợp kim nơi độ mài mòn và độ mỏi đều nghiêm trọng.
Câu hỏi thường gặp
Nguyên nhân phổ biến nhất gây ra hư hỏng đường sắt nặng là gì?
Sự mài mòn trên các đường cong và hiện tượng mỏi do tiếp xúc lăn trên đầu chiếm ưu thế ở hầu hết các mạng, tiếp theo là sự ăn mòn trong các đường hầm và các đoạn ven biển. Mỗi mạng có sự kết hợp riêng, việc giám sát tình trạng sẽ tiết lộ điều này.
Độ mòn đường sắt được đo như thế nào?
Với thước đo biên dạng đường ray hoặc hệ thống đo: biên dạng đầu được so sánh với biên dạng danh nghĩa và độ mòn ở góc thước đo và tâm đầu được ghi lại theo giới hạn mài mòn.
Đường ray bị nứt có thể được sửa chữa thay vì thay thế?
Các vết nứt bề mặt nhỏ có thể được mài phẳng và các lỗ chặn vết nứt có thể ngăn chặn sự lan truyền trong các trường hợp được kiểm soát, nhưng các vết nứt ngang và khuyết tật ở kích thước tới hạn cần được thay thế. Việc sửa chữa hàn được giới hạn ở các quy trình và địa điểm đã được phê duyệt.
Tấm ốp laser được sử dụng để làm gì trên đường ray?
Nó tái tạo lại vật liệu đầu bị mòn hoặc hư hỏng cục bộ bằng một lớp hợp kim-chống mài mòn, chẳng hạn như ở các công tắc và điểm giao nhau, kéo dài tuổi thọ của bộ phận khi việc thay thế tốn kém hoặc gây gián đoạn.
Bao lâu thì đường ray nên được kiểm tra siêu âm?
Tần suất kiểm tra phụ thuộc vào trọng tải và lịch sử lỗi: các dây chuyền tải nặng được kiểm tra định kỳ từ vài tháng đến vài năm bằng thiết bị siêu âm di động hoặc tự hành. Mối hàn xứng đáng được chú ý thường xuyên nhất.
Việc mài có làm suy yếu đường ray không?
Việc mài biên dạng đúng cách chỉ loại bỏ một lớp bề mặt mỏng và là một phần của quá trình bảo trì đã được phê duyệt; nó loại bỏ lớp bị hư hỏng nơi vết nứt bắt đầu. Tuy nhiên, việc mài quá mức hoặc không được kiểm soát sẽ loại bỏ phần và làm giảm độ bền, do đó việc mài được thực hiện theo mặt cắt và chiều sâu.