EN
Gred Plat Keluli Karbon Utama untuk Integriti Struktur Keretapi
ASTM A572, EN S355JR, dan IS 2062 E350: Tolok ukur prestasi untuk kenderaan berguling dan infrastruktur landasan
Plat keluli karbon mengikut piawaian ASTM A572 Gred 50, EN S355JR, dan IS 2062 E350 telah menjadi bahan piawai untuk kerja-kerja pembinaan kereta api di seluruh dunia kerana ia menawarkan keseimbangan yang tepat antara kekuatan, kelenturan, dan kemudahan dalam pengimpalan. Keluli-keluli ini semua memenuhi keperluan asas kekuatan alah sekurang-kurangnya 345-355 MPa, yang bermaksud ia tahan dengan baik terhadap tekanan seperti getaran jambatan yang berulang-ulang jutaan kali atau daya tarikan besar daripada lokomotif yang boleh melebihi 200 kilonewton. Varian EN S355JR ternyata unggul dalam rintangan terhadap karat dan kerosakan cuaca, sesuatu yang sangat penting bagi komponen yang diletakkan di luar sepanjang landasan. Ujian menunjukkan bahawa komponen-komponen ini kehilangan kurang daripada 0.1 milimeter ketebalan setiap tahun walaupun dalam keadaan lembap, menurut kajian terkini yang diterbitkan oleh Infrastructure Materials Review tahun lepas. Secara khususnya bagi Keretapi India, gred IS 2062 E350 telah terbukti bernilai disebabkan kemampuannya meregang tanpa putus, mengekalkan integriti walaupun menghadapi perubahan suhu dari malam yang sejuk beku di selatan hingga siang yang panas terik di kawasan utara yang mencapai suhu sehingga 50 darjah Celsius. Kira-kira 87% gerabak kargo yang dibina selepas tahun 2020 menggunakan plat piawaian ini, dan data industri menunjukkan pendekatan ini mengurangkan kerosakan akibat kelesuan logam sebanyak kira-kira 42% berbanding kaedah lama yang tidak mengikut spesifikasi ketat.
Mengapa kekuatan alah minimum 350 MPa dan ketahanan hentaman Charpy pada -20°C adalah wajib untuk plat keluli karbon dalam aplikasi rel
Bagi plat keluli karbon struktur yang digunakan dalam sistem kereta api, tiada ruang untuk kompromi apabila menyangkut kekuatan alah minimum sekitar 350 MPa dan ketahanan kesan Charpy V-notch pada -20 darjah Celsius yang perlu sekurang-kurangnya 27 joule. Spesifikasi ini penting kerana ia menghalang keluli daripada ubah bentuk kekal di bawah keadaan tekanan ekstrem, termasuk beban gandar berat sebanyak 300 tanne yang sering dilihat di landasan setiap hari. Jangan lupa juga tentang kesan cuaca sejuk. Keluli perlu tahan terhadap hentakan mengejut tanpa pecah, justeru keperluan rintangan impak di bawah sifar wujud. Mengapa? Kerana kegagalan rapuh menyebabkan masalah dalam kira-kira 78 peratus kemalangan rel yang berlaku di kawasan beriklim sejuk, menurut data NTSB dari tahun lepas. Apabila kereta api menggunakan brek kecemasan, daya pada sambungan landasan boleh melonjak sehingga tiga kali ganda daripada reka bentuk asal. Plat yang tidak memenuhi piawaian ini mula mengalami retakan halus yang merebak dengan sangat cepat, kadangkala mencapai kelajuan hampir 15 meter per saat. Proses kimpalan juga membawa risiko kerana rawatan haba semasa kimpalan boleh mengurangkan ketangguhan bahan asas hampir 30%. Justeru, keputusan ujian Charpy awal yang kuat adalah sangat kritikal bagi komponen di mana kegagalan akan membawa malapetaka, seperti rangka bogie atau mekanisme pengganding. Semua spesifikasi ini bekerja bersama untuk mengekalkan kadar pemanjangan retak melebihi 18% sepanjang banyak tahun kitaran tekanan berulang, membolehkan infrastruktur rel bertahan lebih daripada empat dekad sebelum perlu diganti.
Keperluan Pematuhan Mengikut Standard Keretapi Utama
UIC 864-2 dan AREMA Bab 30: Pengujian ultrasonik, had toleransi dimensi, dan keperluan keterlasan untuk plat keluli karbon
Plat keluli karbon struktur yang digunakan dalam infrastruktur rel harus mematuhi piawaian tertentu di pelbagai kawasan. Di Eropah, pematuhan terhadap UIC 864-2 diperlukan, manakala projek di Amerika Utara mengikuti garis panduan AREMA Bab 30. Peraturan ini menuntut ujian ultrasonik yang teliti bagi plat keratan tebal. Proses UT telah terbukti berkesan dalam mengesan hampir semua masalah bawah permukaan, dengan kajian menunjukkan ia dapat mengesan sekitar 99.7% daripada masalah tersebut mengikut piawaian ASTM E2375-2023. Keflatan juga penting. Piawaian EN 10029:2021 menetapkan had ketat terhadap penyimpangan plat daripada keadaan rata, iaitu tidak lebih daripada 3 mm setiap meter. Apabila melibatkan sifat kimpalan, terdapat spesifikasi penting lain. Nilai setara karbon tidak boleh melebihi 0.45% untuk mencegah retakan sejuk semasa operasi pengimpalan. Ini menjadi sangat penting pada titik tekanan dalam sistem kereta api seperti sambungan landasan tempat kereta api kerap melaluinya atau girdar jambatan yang menanggung beban berat.
BS EN 10025-2 berbanding DIN 17100: Keperluan panjangan regangan yang berbeza dan sifat ketebalan (Z) untuk plat keluli karbon bogie dan kerangka bawah
Spesifikasi bahan berbeza secara signifikan antara piawaian Eropah:
- BS EN 10025-2 membenarkan panjangan regangan minimum 22% untuk S355JR, menyokong pembuatan agregat bogie secara kos-berkesan selaras dengan garis asas prestasi UIC.
- DIN 17100 menghendaki panjangan minimum 24% tambah Sijil Z25—memastikan pengurangan kawasan sebanyak 25% dalam ujian regangan ketebalan—untuk komponen kerangka bawah.
Perbezaan tersebut pada asasnya bergantung kepada apa yang dianggap paling penting untuk keselamatan oleh setiap kawasan. Orang Jerman cenderung memberi tumpuan kepada keupayaan bahan menahan tekanan berulang dari semasa ke semasa, seperti yang ditunjukkan dengan jelas dalam penyelidikan DB AG tahun lepas mengenai kelesuan bahan. Di seberang sana, piawaian British lebih menekankan supaya komponen-komponen yang berbeza dapat berfungsi bersama secara lancar merentasi sistem. Apabila perkara ini sangat penting bagi projek infrastruktur kritikal, pengilang terkemuka memilih piawaian DIN Z-property. Pilihan ini masuk akal kerana ujian oleh TÜV Rheinland menunjukkan plat yang disahkan ini mengurangkan risiko lapisan terpisah hampir dua pertiga berbanding plat biasa yang tidak melalui pensijilan.
Keretapi India—Kelulusan Khusus dan Arahan Teknikal
IRS: M-1985 (Rev. 2023) dan pensijilan Z35: Mengapa kelelusan ketebalan adalah perkara mesti dipenuhi bagi pelat keluli karbon kimpalan untuk kerangka bawah
Keretapi India telah melaksanakan IRS: M-1985 (versi 2023) untuk semua plat keluli karbon struktur yang digunakan dalam kenderaan berguling, yang menghendaki pensijilan Z35. Ini pada asasnya bermakna bahan tersebut perlu menunjukkan sekurang-kurangnya pengurangan 35% dalam luas apabila diuji dari segi kekuatan tegangan ketebalan. Mengapa ini penting? Nah, kelebaran sedemikian membantu mengelakkan berlakunya sesuatu yang dikenali sebagai kerosakan lamellar pada sambungan bawah rangka kimpalan. Sambungan ini menghadapi keadaan yang agak kasar, menangani hentakan antara 7 hingga 10 G-forces apabila kereta api berkait atau melalui landasan yang tidak rata. Apabila bahan tidak memenuhi piawaian ini, retakan kecil mula terbentuk tepat pada titik kimpalan dan boleh merebak dengan cepat di bawah tekanan berterusan. Piawaian Z35 memastikan bahawa mana-mana logam akan melentur dan berubah bentuk sebelum patah sepenuhnya, memberi peluang kepada pemeriksa untuk mengesan masalah semasa pemeriksaan penyelenggaraan rutin. Setiap kelompok plat keluli karbon kritikal diperiksa menggunakan ujian ultrasonik 100%, dan apa sahaja yang tidak lulus akan dibuang semasa audit. Apa yang dulunya dianggap hanya butiran teknikal lain kini menjadi fokus utama dalam perbincangan keselamatan, mempengaruhi segala-galanya daripada reka bentuk pembuatan hingga pembelian dan kawalan kualiti secara menyeluruh.
Soalan Lazim
Apakah gred utama plat keluli karbon yang digunakan dalam pembinaan landasan kereta api?
Gred utama termasuk ASTM A572 Gred 50, EN S355JR, dan IS 2062 E350, dikenali kerana keseimbangan kekuatan, kelenturan, dan kemudahan kimpalan.
Mengapa kekuatan alah penting untuk aplikasi kereta api?
Kekuatan alah sekitar 350 MPa memastikan bahan-bahan tersebut rintang terhadap ubah bentuk kekal di bawah tekanan melampau, penting untuk landasan kereta api dan infrastruktur yang menanggung beban berat.
Apakah kepentingan ketahanan hentaman Charpy untuk aplikasi rel?
Ketahanan hentaman Charpy pada -20°C mesti sekurang-kurangnya 27 joule untuk memastikan keluli tahan terhadap kejutan tanpa patah, penting bagi mencegah kemalangan rel di kawasan beriklim sejuk.
Apakah piawaian yang mesti dipatuhi oleh plat keluli karbon?
Piawaian seperti UIC 864-2 di Eropah dan AREMA Bab 30 di Amerika Utara menghendaki ujian ultrasonik dan memastikan plat memenuhi had toleransi dimensi serta keperluan kimpalan.