Diseño de protección galvánica contra la corrosión para rieles y sistemas de fijación
¿Por qué se produce corrosión galvánica entre rieles y pernos?
Los rieles están hechos principalmente de acero al carbono o de acero de baja-aleación, mientras que los pernos utilizan acero de aleación de alta-resistencia. Los dos materiales tienen diferentes potenciales de electrodo, formando una celda galvánica en ambientes de electrolitos como la humedad y la sal. Los rieles tienen un potencial de electrodo más bajo, actúan como ánodos y sufren corrosión oxidativa (oxidación); Los pernos tienen un mayor potencial y actúan como cátodos.-Aunque son menos corrosivos en sí mismos, aceleran la corrosión del ánodo (riel). La corrosión galvánica requiere tres condiciones: diferencia de potencial del material, entorno electrolítico (p. ej., agua de lluvia, humedad del suelo) y conexión eléctrica entre metales. Las huellas están expuestas al aire libre por un largo plazo-; El agua de lluvia y la sal del aire forman una película de electrolitos que favorece la corrosión galvánica. Esta corrosión daña las conexiones de pernos-del riel, reduce la resistencia de la conexión e incluso plantea riesgos de seguridad.
¿Cuáles son los principales peligros de la corrosión galvánica en los sistemas de seguimiento?
La corrosión galvánica provoca oxidación alrededor de los orificios de los pernos de los rieles, expandiendo las aberturas y aumentando el espacio de ajuste entre los pernos y los rieles, lo que provoca conexiones sueltas y una reducción de la estabilidad de las vías. La corrosión severa debilita la resistencia de la sección transversal-de los rieles, lo que hace que los rieles sean propensos a agrietarse bajo carga y acortar su vida útil. Aunque los pernos son cátodos, sus revestimientos superficiales se degradan debido a la corrosión-a largo plazo, lo que provoca oxidación en los pernos y reducción de la precarga. La corrosión galvánica también afecta la conductividad del circuito de vía, interfiriendo con la transmisión de señales y provocando un control anormal del funcionamiento del tren. En zonas costeras y húmedas, la corrosión galvánica se acelera, reduciendo potencialmente la vida útil de los componentes en más de un 50 % y aumentando significativamente los costos de mantenimiento.
¿Cómo reducir la corrosión galvánica mediante la combinación de materiales?
El principio básico es seleccionar combinaciones de materiales con potenciales de electrodo similares para minimizar la diferencia de potencial. Por ejemplo, si los rieles utilizan acero al carbono U71MnG, los pernos se pueden combinar con pernos del mismo tipo de acero de baja-aleación para reducir la diferencia de potencial. Evite el contacto directo entre los pernos de acero inoxidable y los rieles de acero al carbono ordinarios.-Su gran diferencia de potencial provoca una corrosión galvánica grave. Si se necesitan pernos de acero inoxidable, utilice acero inoxidable martensítico (más cercano en potencial al acero al carbono) en lugar de acero inoxidable austenítico. Los ferrocarriles de transporte pesado-pueden utilizar pernos de aleación-resistentes a la corrosión, que se asemejan más en potencial a los rieles y ofrecen mayor resistencia. La selección de materiales también considera factores ambientales: las áreas costeras priorizan combinaciones más resistentes a la corrosión-para inhibir aún más la corrosión galvánica.
¿Qué papel juega la protección del aislamiento en la prevención de la corrosión galvánica?
La protección del aislamiento inhibe fundamentalmente la corrosión galvánica al bloquear las conexiones eléctricas entre los rieles y los componentes de fijación, interrumpiendo la formación de células galvánicas. Los componentes aislantes comunes incluyen bloques patrón aislantes, almohadillas aislantes y arandelas aislantes, instalados entre rieles y pernos/placas de presión. Las arandelas aislantes suelen estar hechas de nailon o resina epoxi de alta-resistencia con una resistencia de aislamiento mayor o igual a 1×10⁸Ω, lo que bloquea eficazmente la conducción de corriente. Los bloques patrón aislantes no solo proporcionan aislamiento sino que también ajustan el calibre, lo que cumple un doble propósito. En los ferrocarriles electrificados, la protección del aislamiento evita que las corrientes parásitas aceleren la corrosión galvánica al tiempo que garantiza el funcionamiento normal del circuito de vía. La protección del aislamiento es rentable-efectiva y eficiente, y se ha convertido en el método principal para la prevención de la corrosión galvánica en los sistemas de vías.
¿Cuáles son las diferencias en el diseño de protección galvánica contra la corrosión en diferentes entornos?
En entornos costeros con niebla salina, además de la protección del aislamiento, se mejoran los revestimientos anticorrosión de los componentes (p. ej., galvanizado en caliente-+recubrimiento sellador) para mejorar la resistencia a la niebla salina. En zonas secas del interior, la protección se puede simplificar-centrándose en arandelas aislantes + revestimientos anticorrosivos ordinarios-para reducir costes. En áreas húmedas y lluviosas, el diseño del sello para los componentes aislantes se fortalece para evitar la infiltración de humedad y mantener la efectividad del aislamiento. En las regiones alpinas, los materiales aislantes utilizan-variantes modificadas de baja temperatura para evitar la fragilidad en frío y fallos del aislamiento. Los ferrocarriles electrificados requieren componentes de alto-aislamiento (resistencia de aislamiento mayor o igual a 1×10¹⁰Ω) y al mismo tiempo mejoran el drenaje de corrientes parásitas para reducir-la corrosión actual-acelerada.