高铁铁轨不如“汉阳造”?!为什么不用不锈钢轨?
分类:常见问题 发布时间:2022-04-14 浏览量:1002
前段时间网上流传清朝末期汉阳铁厂造的铁轨,一百多年了仍然可以使用,轨身看着都不怎么锈。
一时间网友们对我国现代的钢轨有了很大质疑,为什么我们坐高铁、火车看到的铁路都那么锈迹斑斑,新铁路都这样,那时间长了不就锈坏了吗?难道现在的铁轨还不如清朝末期的“汉阳造”?同时,也有人说为什么不用不锈钢?不锈钢是不是更安全?对于这些问题,多方求证,查阅多个资料后。
一、“汉阳造”为什么那么抗锈?
对于“汉阳造”的铁轨,我们多方查找也没找到其化学成分、力学性能的资料,而现存的汉阳造铁轨被发现了也会当做文物加以保护,不会让我们随便取样做实验用,也没必要。那么“汉阳造”的铁轨为什么看起来抗锈呢?从钢铁工业历史推测,二十世纪初的钢铁由于冶炼水平的限制,要想获得符合要求的铁轨,就需要添加很多的微合金,而这些微合金本身就能提高钢铁的耐大气腐蚀性,也就是有一定防锈作用。当然这只是结合历史做的推测,并没有得到实验数据支持。但那个年代的钢与现代相比差太多,基本不需要论证,否则现在比泰坦尼克号还要大的船那么多,得沉多少艘?
二、现代高铁钢轨的要求
汉阳造铁轨虽然外观看没有黄色的锈迹,但是性能方面等其他方面就与现代钢轨差甚远。
第一,我们高铁钢轨强度都是88OMpa以上,延伸率大于10%,轨头顶面硬度达到HBW260-300,另外,夹杂物、气孔、微观组织等都有很高的要求(具体参看 TB / T 3276《高速铁路用钢轨》标准要求),而当年的铁轨,由于冶炼水平较低,强度估计也就400Mpa左右,其他的性能更不用说。ICs 45.080S11
TB中华人民共和国铁道行业标准TB / T 3276-2011高速铁路用钢轨
第二,高铁及一般的高速铁路都是无缝钢轨。据桥梁专家介绍,时速超过140公里的轨道就必须是无缝轨道,高铁轨道几十甚至上百公里都不会有缝,我国从1997年开始的6次铁路大提速就得力于无缝技术。虽然钢轨出厂前基本都是100米长交货,但进入铁路焊接车间后就会焊接成500米长的钢轨,到铁路上还要再继续焊接,以达到真正的高铁轨道长距离无缝要求。如果汉阳造加了很多合金,对焊接质量就会有影响,或者焊接技术、设备就有很高的要求,建设成本就会增加很多。现代的高铁轨道都是用含碳量0.7%左右的U71MnG、U75VG等高碳低合金钢轨,部分腐蚀性较强的区域用U68CuCr等高碳低合金钢轨。碳元素是提钢强度的最低廉的元素,同时高碳钢也有一定的耐磨性。高碳再加上先进热处理技术,
用很低的成本提高了钢轨的强度、耐磨性等各项指标,吨钢成本只有几千元,同时又少量或微量的合金添加相对的降低了焊接技术要求。经济实惠又方便焊接铺设的钢轨,是大规模建设高速铁路网的重要条件之一。
第三,现代钢轨外形尺寸、精度要求极高。汉阳造不仅强度、耐磨性等多个性能指标不如现代钢轨,外形上也比现代的差很多,当年的汉阳造米重只有38公斤,而我国现在铺设的铁路都是用60公斤以上,部分重载铁路甚至用75公斤级以上,就算地铁用的也是50公斤以上,而高铁因为速度更快,不仅需要重轨高强、高耐磨,更需要很高的尺寸精度,以便保持稳定性、舒适性,而这些汉阳造根本满足不了,当年最快的火车时速估计都没现代的地铁快,高铁就更不用谈。这就像清朝最强的火枪军队与现代最牛的解放军对比,根本没有可比性。
第四、对于网友们诟病的锈迹斑斑,其实也只是感官上不那么耐用而已。钢轨只会在初期生成一层薄薄的锈,这层锈阻止了空气中的氧气与钢轨继反应,只要不长期泡在水里或处于潮湿环境,就不会继续深入锈下去。即便是风雨天,铁轨周围空气流动那么好,风雨过后马上就变干燥,钢轨又抗氧化了。而且钢轨的外形各部位都很厚重,不像冷轧薄板一样,时间长了厚度减薄率大,影响了结构强度,就算几十年过去了钢轨依然保持它的结构强度。我们的钢轨报废多数情况下都是因为弯道等特殊路段磨损过大、或者通过总质量达到13亿~17亿吨而报废。一般的客运直道路段,钢轨寿命能达到50年,平时只需要对与车轮接触而磨损较大的轨头表面做定期修磨维护就行。
三、为什么高铁钢轨不用不锈钢?
根据上面内容,高铁钢轨锈蚀影响并不大,就算是沿海地区受海洋气候的影响,或者海水盐分加快钢铁腐蚀,我们还有加了微量合金的耐腐蚀更好、也易于焊接的U68CuCr这样的高碳低合金耐候钢轨。而不锈钢做钢轨,只有添加大量的铬、镍等合金才能达到高强、高耐磨的要求,这么厚重的尺寸焊接难度非常大,这比汉阳造、耐候钢轨焊接难度更大。而且这还不是最重要的原因,重要的是不锈钢太贵,特别是同等强度、耐磨性的高铬不锈钢,是钢轨价格的数倍。这就像去南极科考,本来只需要穿一套オ几千块防寒、防风、透气保暖服装就可以,却非要穿上重100多公斤、造价数千万美元的舱外航天服,看着是很好看有科技感,但又贵又不方便,甚至根本不能用。
钢铁是国家建设发展的脊梁,工业、科技、基建、民生的发展离不开钢铁,同时基建等各行各业的发展也对钢铁提出了更高的要求。
2020年,世界首座设计时速350公里单洞双线高铁海底隧道一汕汕铁路汕头湾海底隧道正式进入实质性施工,海底隧道的潮湿、空气的盐分对钢轨耐腐蚀性要求更严格。而宝钢股份高速铁路用耐腐蚀钢轨U68CuCr实现了钢轨力学性能、焊接性能以及耐腐蚀性能的良好兼顾,解决了制约我国铁路发展的关键性难题之一,成功应用于汕头湾高铁海底隧道,宝钢股份青山基地承接了全部钢轨的生产。