今天，英国的通勤者面临着延误，有时还会发生脱轨，因为铁路网络继续遭受着铁轨磨损和损坏的问题。2000年10月哈特菲尔德火车脱轨事件加剧了机械故障导致的铁轨断裂问题，近年来一直是头条新闻。 铁辉发生的原因吸引哈特菲尔德的脱轨是由于轨距角破裂造成的。但这种形式的机械故障并不是铁路轨道的唯一失效机制，特别是地下系统的轨道可能遭受水的侵入。腐蚀、材料和环境技术集欧洲杯足球竞彩团CAPCIS最近调查了一个不是疲劳开裂导致的钢轨故障。经过广泛的测试，CAPCIS得出结论，该钢轨失效是由于硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)——一种环境辅助开裂形式。 轨道相关硬件的检测和检查钢轨裂纹的检测通常包括对钢轨、卡箍、底板的目视检查，以及对钢轨头的超声波检查。这些检查主要集中在检测疲劳裂纹和钢轨磨损引起的重复接触列车车轮。直流牵引系统的腐蚀问题通常与杂散电流有关。电流从其预定路径“泄漏”可能会导致电流离开部件的轨道或其他设备的局部腐蚀。2020欧洲杯下注官网 案例研究-地下轨道系统的轨道故障在一个研究地下直流牵引系统杂散电流和其他腐蚀问题的项目中，CAPCIS被要求调查一个有点不寻常的轨道故障。事故发生后，现场拍摄的断裂钢轨照片显示，钢轨腹板严重变薄，导致超载失效。 初始检查然而，在收到钢轨断面和对断口的粗略检查后，很明显腐蚀和变薄不是故障的直接原因，如图1所示。
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图1所示。失效钢轨的断口面。 |
详细的检查对断口进行详细检查，未发现明显的疲劳开裂迹象，对轨头和腹板进行扫描电镜检查，仅发现脆性断裂。与钢轨头相比，钢轨腹板和钢轨脚表现出广泛的腐蚀，这表明这不是一个单一的事件断裂。 磁粉探伤为了检查是否有表面裂纹，用磁粉探伤对轨道头进行了检查。沿着钢轨磨损的轨距角发现了许多拉长的s形裂纹，如图2所示。这些裂缝被称为“头部检查”，通常长度为10毫米，但没有迹象表明故障起源于这些表面裂缝。
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图2。钢轨的头部检查并不是导致故障的原因。 |
冶金检查然而，对断裂钢轨的腹板和底部进行进一步的冶金检查，发现了典型的由钢的氢脆引起的细裂纹，如图3所示。裂纹主要平行于断口，似乎与穿过钢的任何小的硫化锰夹杂物没有关联。
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图3。断口金相检验显示，在钢轨腹板和钢轨脚处存在典型的阶梯式氢裂纹。 |
氢测试
钢的氢含量通常为1-2 ppm。对钢轨腹板、钢轨脚和钢轨头几部分的化学分析显示，钢轨中的氢含量远远高于现代钢轨的预期。在网页的顶部记录了2ppm的值，在网页的底部发现了5ppm的值。增加的浓度被发现是环境中氢吸收的结果。 治理tal检验在检查期间，人们注意到，虽然隧道的一些区域显然是干燥的，但其他地方却有水进入。隧道环境也被发现是潮湿和温暖的，即使在街道水平的环境温度稍低。氢气的来源最终被追溯至铁轨旁边和下面的死水池，发现上面覆盖着白色的“浮渣”。当受到扰动时，硫化氢气体(H2S)可以立即被闻到，醋酸铅纸变成棕色，也表明它的存在。 化学测试为了确认故障的原因，对铁路进行了叠氮化测试(一种化学测试，以确定一种材料是否暴露在含有硫化物的环境中)，并将一份水样本送回实验室进行测试。大量的硫酸盐还原细菌(104SRB / ml)。SRB是一种用化学方法将水中的硫酸盐离子还原为硫化物的微生物。腐蚀反应H2年代生产单原子的氢(H0)腐蚀表面应该结合形成H2气体，但硫化物的存在阻碍或中毒这个组合反应使氢扩散到钢中。正叠氮化物测试和SRB的存在导致结论，钢轨几乎肯定是由于硫化物应力腐蚀开裂而失败。 硫化物应力腐蚀开裂SSCC最早于20世纪50年代在石油和天然气工业中被发现，并在相对较低吸收氢水平的高强度钢中出现。这种开裂形式高度依赖于钢的成分、组织、强度和总应力水平(应用和残余)——钢的强度越高，对氢脆的敏感性就越大。 失败之路氢裂纹的存在解释了断裂面上的腐蚀区域。随着时间的推移，小裂纹形成并增长，成为表面涌现，使裂纹面暴露于外部环境，进一步腐蚀和氢扩散。裂纹最终达到了临界尺寸，以致铁轨无法承受火车通过所引起的应力，并发生了脆性超载失效。 Sulp隐藏应力腐蚀裂纹及其消除虽然这次失败可能不是唯一的，但它是不寻常的。CAPCIS在油气行业遇到过许多SSCC故障，但从未在一段铁路上遇到过这样的故障。在过去，与氢相关的钢轨故障，如椭圆疤，都是由从钢轨顶部的小氢裂纹开始的疲劳裂纹引起的，但控制钢中氢的含量已经在很大程度上消除了这些故障。 总结杂散电流腐蚀和疲劳裂纹的检测是相当直接的，而SSCC的检测对铁路工程师来说是非常困难的。现场叠氮测试是不切实际的和有效的超声检查锈蚀钢轨蹼和脚将需要广泛的清洗。大气H2S可以被闻到，但其来源并不总是很明显。此外，SRB的检测需要实验室检测，SSCC的诊断充满了实际问题。最简单的方法是控制隧道环境，防止水进入和淤积。 |