همه ما در زندگی خود، ریل‌های قطار را در راه آهن دیده‌ایم. ریل قطار همانند جاده‌ها برای عبور لوازم نقلیه، لازم است طبق استانداردهای مشخصی ساخته شود. در غیر این صورت علاوه بر انحراف قطار از مسیر اصلی و وارد شدن آسیب و خسارت به آن، جان سرنشینان قطار نیز به خطر خواهد افتاد. در مقاله پیش رو قصد داریم به طور مفصل و جامع به بررسی آن‌که ریل فولادی چیست، چه انواع و مشخصاتی دارد و غیره، بپردازیم. با شاهین فلز سپاهان تا انتهای مطلب همراه شوید.
تاریخچه استفاده از ریل
ریل‌های اولیه که از جنس چوب بودند از تنه‌ی درخت ساخته می‌شدند. تا قبل از سال ۱۷۶۰ از چوب‌های بلوط برای ساخت ریلها استفاده می‌کردند. برای افزایش استحکام این ریلها، بر روی آنها نوارهای نازک چدن نصب می‌شد و هدف از استفاده ریل‌های با جنس چدن افزایش استحکام و کاهش اصطکاک بود.
استفاده از این تسمه‌ها مشکلاتی داشت که می‌توان به جدا شدن آنها از چوب اشاره کرد. سال‌ها بعد ریل چدنی به طول ۸ کیلومتر برای حمل زغال سنگ به کار گرفته شد و بعد از آن ریل‌های تاج‌دار اختراع گردید. جنس این ریلها از چدن بود که به دلیل شکل خاص این ریلها به آن ریل گرده ماهی نیز می‌گفتند.
این ریلها مقاومت کمی داشتند و سریع می‌شکستند. استفاده از این ریلها ادامه پیدا کرد تا اینکه دستگاه‌های نورد اختراع شد. با اختراع این دستگاه‌ها ریل‌های طویل از جنس آهن ساخته شد. اولین ریل فولادی در سال ۱۸۵۷ در شهر دربی میدلند انگلستان ساخته شد.
جایی که به علت تغییر شکل و سایش، ریل‌های آهنی هر 6 ماه و بعضا سه ماه یکبار باید تعویض می‌شدند؛ اما ریل‌های فولادی پس از 6 سال کار همچنان پابرجا بودند و 16 سال دوام آوردند. استفاده از ریل‌های فولادی زمینه‌ساز گسترش راه‌آهن در سراسر دنیا شد.
ریل فولادی چیست؟
پس از آن‌که عملیات نورد بر روی ریلها صورت گرفت، دو قطعه موازی با سطح مقطع معین و طول بلند که بین آنها ریل‌بندهایی به صورت عمودی قرار دارد، تشکیل می‌دهد که معمولا به علت نیاز به مقاومت به سایش از جنس CK45 و CK55 هستند و در راه آهن و متروها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ریل فولادی با هدف تحمل و هدایت بار در مواردی مانند راه آهن و قطار، مسیر حرکت جرثقیل و واگن و درب‌های کشویی مورد استفاده قرار میگیرد و علاوه بر فولاد CK45 بکار گرفته میشوند.
مشخصات فنی ریل راه آهن چیست؟
ریل راه آهن از لحاظ شکل ظاهری از یک مقطع فولادی نورد شده تشکیل میشود که به صورت دو خط موازی کنار هم قرار می گیرند و پس از آن به صورت ثابت روی شاسی تعبیه شده و با پیچ و مهره به یک‌دیگر متصل میشوند.
از آن‌جایی که مهم‌‌ترین وظیفه ریل فولادی راه آهن تحمل بار وسیله نقلیه و هدایت صحیح آن است، باید به نحوی ساخته شود که نیروی وارد شده خارجی در سرتاسر آن تقسیم شود. در غیر این‌صورت به بعضی نقاط فشار بیش‌تری وارد شده و باعث شکست ریل و انحراف قطار می‌گردد.
برای آن‌که بتوان نیرو را پخش کرد، از بست و پابند برای اتصال ریل راه آهن استفاده میشود. این کار از نظر فنی حائز اهمیت بسیاری است؛ چراکه باعث کاهش اصطکاک بین وسیله نقلیه و ریل راه آهن خواهد شد. در نتیجه مانعی در برابر حرکت ایجاد نشده و ریلها نیز در اثر نیروی قطار دچار شکستگی نمی‌شوند.
سایر مشخصات فنی که برای ساخت ریل فولادی راه آهن باید در نظر گرفته شود، شامل کاربرد، تنش‌‌های دینامیکی و استاتیکی وارد شده، میزان سایش و خوردگی و سایر نیروهای موجود می‌باشد. اگر همه این موارد در ساخت ریل رعایت شوند، کیفیت ریل ساخته شده، کاملا قابل قبول خواهد بود.
برای حاصل شدن این امر، فرایند تولید ریل فولادی باید بسیار دقیق بوده و عملیات متالروژی ثانویه در کوره پاتیلی و گاز زدایی تحت خلا به درستی انجام شود. پس از تولید ریل نیز باید ریل‌های تولید شده از نظر شیمیایی، ابعاد، عیوب ظاهری سطوح شمش و تست‌های دیگر کاملا بررسی شده و به لحاظ فنی طبق استانداردهای قابل قبول باشند.
انواع ریل فولادی کدام است؟
ریل فولادی از نظر کاربرد به سه دسته زیر تقسیم میشوند:
- ریل‌های راه آهن- این نوع از ریلها پرکاربردترین نوع ریل هستند که برای خطوط حمل و نقل واگن بین شهری و کشوری از آنها استفاده میشود و هر چه توانایی یک کشور در تهیه آن بیشتر باشد، طبعا حمل و نقل قطاری بیشتر و آسان‌تری وجود خواهد داشت.
- ریل‌های جرثقیلی- این ریلها بر اساس نوع کاربرد در تیپ‌های مختلف با نام‌های KP، A، QU، CR و MRS تولید میشوند. در میان انواع ریلها تیپ A از همه پرکاربردتر است.
- ریل‌های معدنی- همان‌‌طور که از نام این نوع ریل مشخص است برای مسیر واگن‌‌های معدن مورد استفاده قرار میگیرد. این ریلها در معادن، سرعت کار و انتقال مواد را افزایش می‌دهند. در نتیجه کارگران معدن بیش‌ترین انرژی خود را به جای حمل و نقل، صرف استخراج می‌‌کنند و در نهایت سود بیش‌تری ایجاد میشود. بنابراین استفاده درست از خطوط ریل معدنی، بهره برداری از معادن را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. پس هزینه ای که برای ریل های معدنی پرداخته می شود نوعی سرمایه گذاری است.
پیش از این انواع ریل‌های فولادی را بررسی و هر کدام را معرفی کردیم. تیپ‌های مختلف ریل‌های ذکر شده به شرح زیر است:
- ریل‌های راه آهن یا Rail Road در تیپ‌های R، UIC، S و P
- ریل‌های جرثقیلی یا Crain Rail در تیپ‌های MRS، CR، QC، KP
- ریل‌های معدنی در تیپ‌های JIS، S، R موجود
از تیپ‌های مختلف ریل‌های گفته شده به چند مورد آن اشاره خواهیم کرد:
تیپ UIC 60– مورد استفاده در پروژه‌های راه‌آهن بین شهری (سبک) و درون شهری (سنگین)
تیپ S54– مورد استفاده در ساخت مترو (سبک) بار قابل حمل ۱۴ تن
تیپS49– کاربرد در ساخت قطار (سبک) بار قابل حمل بین ۸ تا ۱۰ تن
مراحل ساخت ریل فولادی چگونه است؟
نحوه ساخت ریل فولادی طبق استاندارد EN 13674-1 به شرح زیر است:
- میزان نیتروژن ذوب
نیتروژن ذوب معمولا در ساخت میله‌‌های فولادی دیگر، کم‌تر از ppm 120 در نظر گرفته میشود، اما در ریل راه آهن نباید بیشتر از ppm 90 باشد.
- میزان هیدروژن ذوب
میزان هیدروژن در ریلها باید کم‌تر از 5.2 ppm باشد. مقدار هیدروژن بسیار مهم است و به همین علت در مرحله آخر ریخته گری مجددا مقدار آن اندازه‌‌گیری میشود.
- میزان اکسیژن ذوب
حداکثر میزان اکسیژن ذوب برای ساخت ریل طبق این استاندارد ppm 20 است.
- تست سولفور پرینت
این تست برای اندازه‌‌گیری میزان پراکندگی و توزیع ترکیبات گوگردی انجام شده و با استانداردهای مشخص مقایسه میشود.
- آزمون سختی
میزان سختی و استحکام ریل راه آهن حائز اهمیت بسیاری می‌باشد؛ بنابراین لازم است حتما پس از تولید، آنالیز شیمیایی برای مشخص شدن این پارامتر صورت گیرد.
- عمق دکربوره
این پارامتر نیز باید پس از ساخت کنترل شود که معیاری برای سختی سنجی ریل فولادی به حساب می‌آید.
- ناخالصیهای اکسیدی
میزان ناخالصیهای اکسیدی در ریل فولادی بسیار مهم است و باید دقیقا طبق استاندارد باشند. استاندارد قابل قبول برای ناخالصیهای اکسیدی به شرح زیر است:
K3<10 برای حداقل 95 درصد نمونه‌‌ها K3<20 برای حداکثر 5 درصد نمونه‌‌ها
پرمصرف ترین نوع ریل کدام است؟
برای شناسایی ریل‌های R و S که عرضه و تقاضای آنها نسبت به دیگر موارد بالاتر است، از یک عدد دو رقمی در کنار حرف معرف استاندارد استفاده میشود که مقدار جرم ریل به ازای یک متر طول از آن است و نشان‌دهنده استحکام و مقاومت ریل فولادی است.
این ریلها که بیشتر برای مترو یا قطار درون‌شهری و حمل و نقل برون‌شهری مورد استفاده قرار می‌گیرند، دارای سطح مقطع مشابه اما ابعاد متفاوت هستنند. با توجه به این که سطح مقطع ریل معمولا از کف، ارتفاع، بال، تاج و قوس‌های آن تشکیل میشود، ریل‌های R و S در این ابعاد با توجه به کاربرد و تحمل بار خواسته شده متفاوت هستند و البته گاهی از آلیاژهای متفاوتی از فولاد ساخته میشوند.
قیمت ریل قطار
محاسبه قیمت روز ریل تولیدکننده‌های مختلف، مخصوصا ریل‌های وارداتی، به عوامل مختلفی بستگی دارد. از آن‌جایی که ریلها موارد مصرف مشخصی دارند و باید استحکام بسیار بالایی داشته باشند، نوسانات روزانه قیمت ریل به پارامترهایی مانند نرخ جهانی فولاد، میزان تقاضا، نرخ ارز و هزینه حمل و نقل و گمرک بستگی دارد.
جمع بندی
ریل فولادی حاصل نوردکاری بر روی ریلها است که متشکل از دو قطعه موازی با سطح مقطع معین و طول بلند با ریل‌بندهایی به صورت عمودی میان آنها، می‌باشد. ریلها شامل انواع راه آهنی، جرثقیلی و معدنی میشوند که هر یک دارای ویژگی‌های منحصر به خود می‌باشد.
منبع(Resource): Steel Rail Information
سوالات متداول
قیمت ریل قطار تحت تاثیر چه مواردی است؟
هزینه‌های حمل و نقل، نرخ جهانی فولاد، هزینه گمرک و غیره، از جمله مواردی هستند که بر قیمت ریل قطار اثرگذار خواهند بود.
مشخصات فنی ریل راه آهن شامل چه مواردی میشود؟
ریل راه آهن از یک مقطع فولادی نورد شده، بست و پابند برای تقسیم نیروی وارده، تشکیل شده است. مواردی همچون تنش‌‌های دینامیکی و استاتیکی وارد شده، میزان سایش و خوردگی نیز لازم است در ساخت قطار فولادی اعمال شوند.
