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普通鐵路為何沒鋪無縫鋼軌

圖文 更新时间:2024-07-24 20:18:26

不論高速鐵路或普速鐵路其重要的組成部分都是鐵路軌道(簡稱鐵軌),然而鐵軌除了軌面以外其他部位總是鏽迹斑斑、看起來很破舊的樣子。

那麼問題來了,為什麼鐵路所使用的鋼軌會生鏽呢,會不會有安全風險?為什麼不使用不鏽鋼呢?

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為何鋼軌會生鏽

生鏽是一種化學反應,本質上是金屬的氧化反應。最常見的生鏽現象是鐵制品長期暴露在空氣中和氧氣發生了氧化反應,或者是被水中的氧元素侵蝕成為氧化物。

鋼和鐵的區别主要是含碳量不同,不論是鋼或者鐵都會生鏽,鐵隻是一種地球上最常見的化學元素,在現實生活中純粹意義的的“鐵”我們幾乎是看不到的。

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我們平時說的鐵一般包括生鐵和熟鐵,嚴格說它們都不是純粹意義上的“鐵”,都是以鐵元素為主的合金。

鋼也是以鐵元素為主的合金,和鐵的區别主要在于碳元素的含量:含量小于0.2%的叫熟鐵或純鐵,含量在0.2-2%的叫鋼,含量在2%以上的叫生鐵

熟鐵軟,塑性好,強度和硬度均較低;生鐵含碳很多,硬而脆,幾乎沒有塑性;鋼具有生鐵和熟鐵兩種優點,應用廣泛。

鐵路所使用的的鋼軌(一般為U71Mn或者U75V材質的高錳鋼)也是鐵元素為主的合金,長期風吹雨淋自然也會生鏽并不稀奇,但由于含碳量較少本身就比鐵耐氧化耐腐蝕。

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而鋼軌表面也和其他部位一樣會生鏽,隻不過運營中的線路由于軌面和列車車輪長期互相摩擦,所以軌面上生鏽後也都會被磨掉,這也就是我們日常乘坐火車所見,鋼軌除了軌面其他部位都是鏽迹斑斑的。

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另外現在我國的鋼軌幾乎都采用的是高錳鋼軌,這種材質比普通的鋼鐵多了錳元素和碳元素且密度很大,一定程度上增加了鋼軌的硬度和韌性而且經過軋制的錳鋼鋼材,由于金屬表面緻密鐵鏽隻存在于表層,内部完全不受影響能夠承受日常運行中列車的高壓和車輪的摩擦損耗,再加上鐵路工務部門的日常檢查保養,自然不會有什麼安全風險。

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鋼軌探傷檢查

為何不使用不鏽鋼呢

從技術上說一般人都認為不鏽鋼是不生鏽的,可是實際情況卻是不鏽鋼和其他合金鋼材一樣,也會生鏽的,隻是不鏽鋼生鏽以後表面氧化膜(鏽迹)顔色就是不鏽鋼的外觀顔色,而且這層氧化膜比較緻密,可以保護内部組織的進一步氧化生鏽。

決定不鏽鋼抗腐蝕的主要元素是鉻,鉻元素含量在10.5%以上的鋼就比較耐腐蝕,但事無絕對這層氧化膜在一定條件下依然可以被腐蝕,尤其是在潮濕的酸性環境中腐蝕很明顯。

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所以,很多情況下不鏽鋼也是不能使用的,不鏽鋼是有很多個品種類别的,而且不鏽鋼(尤其奧氏體不鏽鋼)硬度較低,比如用來制刀就很難出鋒,即便出鋒也很容易變鈍,我們日常使用比較光亮的不鏽鋼闆極易被劃傷就是因為質地較軟的緣故。

故從技術上說,不鏽鋼不是不生鏽,而是生鏽後顔色與生鏽前的顔色差不多,不鏽鋼的硬度也不夠硬,韌性低,經不起無數列車的碾壓;其性能也并不适合所有的地方使用,所以不能一概而論地用不鏽鋼代替其他材料;使用鋼軌材料要綜合考慮強度、耐磨度,柔韌度、可塑度,抗腐蝕度等,但高強度耐磨是首選,不鏽鋼達不到要求,自然不會采用

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不鏽鋼制品

從成本上說,不鏽鋼所使用的鎳和鉻都是比較稀缺的礦産,自然不鏽鋼的價格比普通鋼材、鋁材、鎂鋁合金、塑料等其他材料的價格高,不鏽鋼價格基本上是高猛鋼價格的3到4倍,隻要便宜的材料能夠滿足要求,誰會用貴的材料呢?

另外,即便是其他材料生鏽,不耐腐蝕,現在也有很多種表面處理技術,可以保護材料不受腐蝕,比如:噴漆、噴粉、電鍍、電泳、表面氧化、表面化學處理(氮化、氰化等等)都能改善材料表面腐蝕問題。

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綜合來看,就是不鏽鋼并不能用來代替其他所有材料,隻有充分綜合考慮了零件功能、材料性能、工作環境、零件成本、加工性能和可能性等因素後,才能給零件選定一個合适的材料,就目前來看,錳鋼依舊是最适合鐵軌的鋼材,就如同生活中神馬高富帥白富美都是浮雲,适合自己的才是最好的!

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