Avaliação da Soldabilidade dos Trilhos Endurecidos Grado R350HT para a Reparação de Ferrovias com Recargos Superficiais

León-Henao, Henry; Bedoya-Zapata, Álvaro Diego; Franco-Rendón, Carlos; Santa, Juan Felipe; Barrada, Jorge Enrique Giraldo

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ARTÍCULOS CIENTÍFICOS • Soldag. insp. 25 • 2020 • https://doi.org/10.1590/0104-9224/SI25.37 copiar

Avaliação da Soldabilidade dos Trilhos Endurecidos Grado R350HT para a Reparação de Ferrovias com Recargos Superficiais

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo:

A estrutura de ferrovias dos sistemas Metro é normalmente composto do trilho de aço que, quando os defeitos aparecem, eles devem ser reparados no local usando processos de soldagem. Este trabalho mostra o desenvolvimento de procedimentos de soldagem para reparar trilhos tratados termicamente R350HT com recargas de superfície e a avaliação de sua soldabilidade usando as diretrizes da norma UNE-EN 15594: 2009. Testes de cordão único, camada única e multicamada foram realizados em seções de trilho de perfil 54E1 usando eletrodos SMAW DUR 300, DUR 350 e E11018. A avaliação das soldas foi realizada para que as propriedades mecânicas das soldas da superfície de reparo se aproximassem das do trilho (metal de base), a fim de garantir que seu desempenho em serviço também seja semelhante. Os resultados dos testes de laboratório indicam que apenas o eletrodo DUR 350 pode ser usado como consumível para reparar superfícies de trilhos de grade R350HT, pois atende aos critérios de aceitação para trilhos de cordão único, camada única e multicamadas estabelecidos nas normas UNE-EN 13674-1:2012 e 15594: 2009.

Palavras-chave:
Soldabilidade; R350HT; Solda superficial; Camada de soldagem; Superfície de rolamento

Tipo de prueba de soldadura	VT + PT	Composición química	Macroataque	Microestructura	Dureza
Cordón único	X	N.A.	N.A.	N.A.	N.A.
Capa única	X	N.A.	X	X	X
Multicapas	X	X	X	X	X

MATERIAL	ELEMENTOS DE ALEACIÓN									PROPIEDADES MECÁNICAS
MATERIAL	%C	%Al	%V	%N	%Si	%Mn	%P	%S	%Cr	σ_t (ksi)	E (%)	Dureza (HB)	K_IC
Riel 350HT	0.7-0.82	≤0.004	≤0.03	≤0.010	0.13-0.40	0.65-1.25	≤0.025	≤0.030	≤0.15	170	9	350-390	32
MTR	0.784	---	0.003	---	0.417	1.15	0.014	0.007	0.102	180	10.2	358	---
Prueba	0.739	---	0.001	---	0.453	1.198	0.016	0.013	0.085	---	---	---	---

PARÁMETRO	VALOR	PARÁMETRO	VALOR
Proceso de soldeo	SMAW	Técnica	Arrastre
Metal base	Riel grado R350HT con perfil 54E1	Nivel de hidrógeno del electrodo	Extra bajo = H3 (< 3 ml/100g)
Materiales de aporte	DUR 300 DUR 350	Corriente	125–150A
Diámetro	Ø3.2 mm	Voltaje de arco	21 a 23V
Longitud	450 mm	Oscilación	2 a 3mm
Posición	Plana (1C)	Velocidad de aplicación	5 a 7 ipm (2-3 mm/s)
Temperatura de precalentamiento e inter-pases	350 °C	Ángulos del electrodo	Trabajo: 90° Avance: 10-20°
Tipo de corriente y polaridad	DCEP

TIPO DE DESGASTE	EJEMPLOS DE COMPONENTES	SÍMBOLO DE ALEACIÓN
Desgaste por rodadura Desgaste por fricción	Rieles de ferrocarril	Fe1
		Fe9
		Fe10

NORMA	CLASE	%C	%Mn	%Si	%Cr	%Ni	%Mo	%W	%V	%Nb
UNE-EN 14700:2014	Fe1	≤ 0.4	≤ 4.5	---	≤ 3.5	≤ 3	≤ 1	≤ 1	≤ 1	---
	Fe9	≤ 1.2	9 a 20	---	≤ 20	≤ 5	≤ 2	---	≤ 1	---
	Fe10	≤ 0.25	3 a 8	---	17 a 22	7 a 11	≤ 1.5	---	-	≤ 1.5
AWS A5.13:2000	EFe1	0.04-0.20	0.5-2.0	≤ 1	0.5-3.5	----	1.5	---	---	---
AWS A5.13:2000	Efe2	0.10-0.30	0.5-2.0	≤ 1	1.8-3.8	1.0	1.0	---	0.35	---

	DUR 350		DUR 300
Cupón de prueba	Entrada de calor [kJ/in]	Desv. Estándar [kJ/in]	Entrada de calor [kJ/in]	Desv. Estándar [kJ/in]
Cordón único	33,0	No aplica	38,5	No aplica
Capa única	26,8	2,3	30,7	2,6
Multicapa	31,0	1,8	No realizada	No realizada

MATERIAL	COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL DEPÓSITO (% en peso)
MATERIAL	C	Si	Cr	Ni	Mn	Mo	W	V	Otros
UNE-EN 14700 Fe1	≤ 0.4	---	≤ 3.5	≤ 3	≤ 4.5	≤ 1	≤ 1	≤ 1
Catálogo DUR 300	0.170	0.7	1.3	---	1.2	---	---	---
Catálogo DUR 350	0.2	1.2	1.8	---	1.4	---	---	---
UTP DUR 300	0.263	1.208	1.287	0.026	1.287	0.0083	0.0026	0.0074	P:0.013
UTP DUR 300	0.263	1.208	1.287	0.026	1.287	0.0083	0.0026	0.0074	S: 0.0075
UTP DUR 350	0.218	1.348	1.712	0.021	1.374	0.0064	0.0020	0.025	P:0.0093
UTP DUR 350	0.218	1.348	1.712	0.021	1.374	0.0064	0.0020	0.025	S: 0.0071

Cupón de prueba	Ø_ZAT (mm)	Área de la ZAT (mm²)	Ancho de la ZAT (mm)		Ancho del cordón (mm)	Área del metal fundido (mm²)	Dilución (%)
Cupón de prueba	Ø_ZAT (mm)	Área de la ZAT (mm²)	Superficie	Sub-superficie	Ancho del cordón (mm)	Área del metal fundido (mm²)	Dilución (%)
DUR 300	~23	125	3 a 4	5 a 6	~15	58	35.5%
DUR 350	20-21	86	2 a 3	3 a 4	~13-14	48-49	42%

MATERIAL APORTE O NORMA-UBICACIÓN		DUREZA REQUERIDA POR NORMA UNE-EN(HV)
MATERIAL APORTE O NORMA-UBICACIÓN		UNA CAPA (Sub-superficial)	UNA CAPA (Superficial)	MULTICAPA (Sub-Superficial)	MULTICAPA EN PROBETA DE CQ
CRITERIOS UNE-EN-15594	SUPERFICIAL	Max. 423	Max. 423	358-412	Max. 423
CRITERIOS UNE-EN-15594	BAJO LA SUPERFICIE	NA	NA	MAX. 400	NA
UNE-EN 13674-1:2012	RIEL GRADO R350HT	370-412 (350-390HBW)
ELECTRODO	UTP DUR 300	337-345	351±11	NA	314±11
	E11018-G	No se hizo	334±15	No se hizo	No se hizo
	UTP DUR 350	402-424	414±10	396±9 En capas 3, 4 y 5 (Cumple la norma)	370±20
	UTP DUR 350	402-424	414±10	319 HV en ZAT y en Capas 1 y 2 (No cumple la norma)	370±20

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