EN
Demiryolu Yapısal Sağlamlığı İçin Önemli Karbon Çelik Levha Sınıfları
ASTM A572, EN S355JR ve IS 2062 E350: Raylı sistem taşıtları ve hat altyapısı için performans kriterleri
ASTM A572 Grade 50, EN S355JR ve IS 2062 E350 standartlarına uygun karbon çelik plakalar, mukavemet, esneklik ve kaynaklanabilirlik arasında tam doğru dengeyi sağladıkları için dünya genelinde demiryolu inşaatlarında standart malzeme haline gelmiştir. Bu çeliklerin hepsi en az 345-355 MPa akma mukavemeti olma temel gereksinimini karşılar; bu da onların köprülerin milyonlarca kez ileri geri sallanması ya da 200 kilonewtonu aşabilen trenlerden gelen devasa çekme kuvvetleri gibi zorlayıcı etkilere karşı oldukça iyi dayanabileceği anlamına gelir. EN S355JR çeşidi özellikle ray boyunca dışarıda bulunan parçalar için çok önemli olan pas ve hava koşullarına karşı direnç konusunda öne çıkar. Geçen yıl Infrastructure Materials Review tarafından yayınlanan son çalışmalara göre, bu bileşenler nemli ortamlarda bile yıllık 0,1 milimetreden daha az kalınlık kaybeder. Özellikle Hint Demiryolları için IS 2062 E350 sınıfı, güneyde dondurucu soğuk gecelerden kuzey bölgelerdeki sıcaklığı 50 derece Celsius'a kadar çıkabilen günlerine kadar değişen sıcaklık dalgalanmalarına rağmen kopmadan uzama kabiliyeti nedeniyle değer kazanmıştır. 2020'den sonra yapılan yük vagonlarının yaklaşık %87'si bu standartlaştırılmış plakalardan yapılmıştır ve endüstri verileri, katı spesifikasyonlara uymayan eski yöntemlere kıyasla metal yorgunluğundan kaynaklanan arızaların bu yaklaşım sayesinde yaklaşık %42 oranında azaldığını göstermektedir.
Demiryolu uygulamalarında karbon çelik plakalar için minimum akma mukavemeti 350 MPa ve -20°C Charpy darbe tokluğu neden zorunludur
Demiryolu sistemlerinde kullanılan yapısal karbon çelik plakalarında, yaklaşık 350 MPa'lık minimum akma mukavemeti ve -20 derece Celsius'ta Charpy V-çentik darbe tokluğu değerinin en az 27 joule olması hususunda taviz verilemez. Bu özellikler önemlidir çünkü çelik malzemenin günlük hatlarda karşılaşılan 300 tonluk yüksek aks yükleri de dahil olmak üzere aşırı gerilim koşullarında kalıcı deformasyona uğramasını engeller. Ayrıca soğuk hava etkilerini de göz ardı etmeyelim. Çelik, kırılmadan aniden gelen şoklara dayanabilmelidir; işte bu yüzden sıfırın altındaki sıcaklıklarda darbe direnci gerekliliği vardır. Bunun nedeni, geçen yıl NTSB verilerine göre soğuk iklimlerde meydana gelen demiryolu kazalarının yaklaşık %78'inde gevrek kırılmaların sorun yaratmasıdır. Trenler acil fren yaptığında, ray eklem yerlerindeki kuvvetler tasarım değerlerinin üç katına kadar çıkabilir. Bu standartlara uymayan plakalar, bazen saniyede 15 metreye yaklaşan hızlara ulaşabilen çok hızlı ilerleyen minik çatlaklar oluşturmaya başlar. Kaynak süreçleri de risk oluşturur çünkü kaynak sırasında uygulanan ısı işlemi, ana malzemenin tokluğunu neredeyse %30 oranında düşürebilir. Bu nedenle, özellikle taşıt şasisi (bogie) çerçeveleri ya da bağlantı mekanizmaları gibi başarısızlık durumunda felaketle sonuçlanabilecek parçalarda, başlangıç Charpy testi sonuçlarının güçlü olması son derece kritiktir. Tüm bu özellikler bir araya gelerek, tekrarlayan gerilim döngülerinin uzun yıllar boyunca %18'in üzerinde bir kırılma uzaması oranını korumasını sağlar ve böylece demiryolu altyapısının değiştirilmesi gerene kadar kırktan fazla yıl kullanılabilmesi mümkün olur.
Ana Demiryolu Standartlarında Uyumluluk Gereksinimleri
UIC 864-2 ve AREMA Bölüm 30: Karbon çelik levhalar için ultrasonik test, boyutsal toleranslar ve kaynaklanabilirlik zorunlulukları
Raylı sistem altyapısında kullanılan yapısal karbon çelik plakalar, farklı bölgelerde belirli standartlara uymak zorundadır. Avrupa'da UIC 864-2'ye uyum gerekirken, Kuzey Amerika projeleri AREMA Bölüm 30 kurallarına uyar. Bu yönetmelikler, kalın kesitli plakalar için kapsamlı ultrasonik test yapılmasını gerektirir. UT işlemi, neredeyse tüm yüzey altı kusurları tespit etmede etkili olmuştur ve ASTM E2375-2023 standartlarına göre yapılan çalışmalarda sorunların yaklaşık %99,7'sini yakaladığı gösterilmiştir. Düzgünlik de önemlidir. EN 10029:2021 standardı, plakaların düzlemden ne kadar sapabileceğine katı sınırlar getirir ve bu değer metrekarede 3 mm'yi geçemez. Kaynak özellikleri açısından bakıldığında ise dikkat edilmesi gereken başka bir önemli spesifikasyon daha vardır. Soğuk çatlama riskini önlemek için karbon eşdeğer değeri %0,45'in üzerine çıkamaz. Bu durum, trenlerin sık sık geçtiği ray eklem yerleri veya ağır yük taşıyan köprü kirişleri gibi demiryolu sistemi boyunca gerilimin yüksek olduğu noktalarda özellikle kritik hâle gelir.
BS EN 10025-2 ve DIN 17100: Vagon altı yapı ve şasi için karbon çelik plakalarında farklı çekme uzaması ve kalınlık yönü (Z) özellik gereksinimleri
Malzeme spesifikasyonları Avrupa standartları arasında önemli ölçüde farklılık gösterir:
- BS EN 10025-2 s355JR için minimum %22 çekme uzamasına izin verir ve UIC performans temel değerlerine uygun maliyet açısından verimli vagon altı imalatını destekler.
- DIN 17100 minimum %24 uzama gerektirir artı Şasi bileşenleri için Z25 sertifikası—kalınlık yönünde çekme testinde kesit daralmasının %25 olmasını sağlar.
Temel fark, her bölgenin güvenliğin en önemli yönünün ne olduğunu değerlendirmesine gelir. Almanlar, malzemelerin zaman içinde tekrarlanan streslere karşı nasıl dayandığını vurgular ve geçen yıl DB AG'nin malzeme yorulmasına dair araştırması bunu açıkça göstermiştir. Diğer yandan İngiliz standartları, farklı bileşenlerin sistemler arasında sorunsuz şekilde birlikte çalışmasını sağlamaya odaklanır. Kritik altyapı projelerinde gerçekten önemli olduğunda, önde gelen üreticiler DIN Z-özellik standardını tercih eder. Bu tercih mantıklıdır çünkü TÜV Rheinland'ın testleri, bu sertifikalı levhaların sertifikasız olanlara kıyasla katmanların ayrılmasının riskini neredeyse üçte ikine kadar azalttığını göstermektedir.
Hint Demiryolları—Özel Onaylar ve Teknik Yükümlülükler
IRS: M-1985 (Rev. 2023) ve Z35 sertifikasyonu: Neden kaynaklı karbon çelik levha alt şasiler için kalınlık yönünde süneklik vazgeçilmezdir
Hint Demiryolları, raylı sistem taşıtlarında kullanılan tüm yapısal karbon çelik plakalar için Z35 sertifikasyonu gerektiren IRS: M-1985 (2023 versiyonu) standardını uygulamıştır. Bu, malzemenin kalınlık yönünde çekme mukavemeti testi sırasında en az %35 kesit daralması göstermesi gerektiği anlamına gelir. Peki bu neden önemli? Bu tür süneklik, kaynak yapılan alt yapı birleşimlerinde meydana gelebilecek katmanlı çatlama denen olayı önlemeye yardımcı olur. Bu birleşimler, trenler birbirine bağlandığında veya düzensiz hatlarda hareket ederken yaşanan ve 7 ila 10 G'ye kadar çıkan darbeler gibi oldukça zorlu koşullarla karşılaşır. Malzemeler bu standartları karşılamadığında, kaynak noktalarında mikro çatlaklar oluşmaya başlar ve sürekli gerilim altında hızlıca yayılabilir. Z35 standardı, metalin tamamen kırılmadan önce eğilip şekil değiştirmesini sağlayarak denetçilerin düzenli bakım kontrolleri sırasında sorunları fark etmesine olanak tanır. Kritik karbon çelik plakaların her partisi, %%100 ultrasonik testten geçirilir ve uygun bulunmayan herhangi bir parti denetimlerde reddedilir. Daha önce sadece teknik bir ayrıntı olarak görülen bu özellik, şimdi tasarımın yapılması, satın alma kararlarının alınması ve kalite kontrolün tüm süreçte nasıl işlediği konusunda etkili olacak şekilde güvenlik tartışmalarının merkezine yerleşmiştir.
SSS
Demiryolu inşaatında kullanılan temel karbon çelik plaka kaliteleri nelerdir?
Yüksek mukavemet, esneklik ve kaynaklanabilirlik dengesiyle bilinen temel kaliteler arasında ASTM A572 Grade 50, EN S355JR ve IS 2062 E350 yer alır.
Demiryolu uygulamaları için akma mukavemeti neden önemlidir?
Yaklaşık 350 MPa'lık akma mukavemeti, malzemenin aşırı gerilim altında kalıcı deformasyona karşı direnç göstermesini sağlar ve ağır yük taşıyan demiryolu hatları ile altyapı için kritik öneme sahiptir.
Ray uygulamaları için Charpy darbe tokluğu ne anlama gelir?
-20°C'deki Charpy darbe tokluğu, soğuk iklimlerde ray kazalarını önlemek amacıyla çeliğin kırılmadan şoka dayanmasını sağlamak için en az 27 joule olmalıdır.
Karbon çelik plakaların uyum sağlaması gereken standartlar nelerdir?
Avrupa'da UIC 864-2 ve Kuzey Amerika'da AREMA Bölüm 30 gibi standartlar, ultrasonik test yapılmasını ve plakaların boyutsal toleranslar ile kaynaklanabilirlik zorunluluklarını karşılamasını gerektirir.