ЛОС-АЛАМОС, штат Нью-Мексико, 26 августа 1997 г. – Инженеры Лос-Аламосской национальной лаборатории применяют свой высокотехнологичный опыт, чтобы помочь инженерам другого рода решить старую проблему: в сотрудничестве с Ассоциацией американских железных дорог, Лос-Аламос Alamos разрабатывает новые сплавы для продления срока службы железнодорожных колес.
Исследование связано с крупнейшим из когда-либо проводившихся железнодорожным проектом Министерства энергетики. В рамках проекта управления окружающей средой Fernald Министерства энергетики США в штате Огайо планируется отправить сотни тонн переработанных отходов по железной дороге на место захоронения в штате Юта.
AAR выделило Лос-Аламосу 150 000 долларов на начало исследования. Министерство энергетики Fernald соответствовало исследовательскому гранту.
«Если новые сплавы, которые мы помогаем разрабатывать, будут приняты промышленностью, это повлияет на железнодорожные колеса во всем мире», - сказал Дэн Тома, руководитель программы разработки сплавов Лаборатории. «Даже незначительное изменение срока службы продукта может означать экономию миллионов долларов».
«Уникальное оборудование Лос-Аламоса и металлургический персонал стали основой для формирования этого партнерства», - сказал Дэн Стоун из Центра транспортных технологий AAR. «А относительная близость лаборатории к Пуэбло, штат Колорадо, помогает облегчить проблемы с планированием, координацией и проведением исследований».
Когда колеса поезда скользят во время торможения, протекторы колес могут достигать температуры более 1600 градусов по Фаренгейту. Как только поезд останавливается, колеса быстро остывают, в результате чего тонкий слой стали превращается в хрупкую неотпущенную форму, называемую мартенситом. Мартенсит вызывает неглубокие расширяющиеся трещины на колесах или выкрашивание. В конце концов, колесо выходит из строя и разрушает поверхность гусениц. Повреждение может привести к сходу с рельсов.
Из-за выкрашивания железнодорожная отрасль должна заменять 75 000 колес каждый год, при этом ежегодные затраты составляют 70 миллионов долларов. Эти дефекты колес также увеличивают сопротивление качению, что увеличивает расход топлива локомотива. По оценкам отрасли, затраты на топливо вырастают примерно на 50 долларов в расчете на одно неисправное колесо, а это означает, что в общей сложности миллионы долларов ежегодно тратятся на дополнительное топливо.
Лос-Аламос будет исследовать альтернативные сплавы, которые ограничивают образование мартенсита или заставляют сталь возвращаться к своей трещиностойкой форме во время быстрого охлаждения. Исследователи будут исследовать комбинации легирующих материалов, включая хром, кремний и кобальт.
Хотя железнодорожная промышленность проводит крупномасштабные исследования, технические возможности Лос-Аламоса в области металлургии позволят быстро анализировать и разрабатывать сплавы-кандидаты.
«У нас есть дополнительный набор инструментов для проведения этого исследования», - сказал Тома. Одним из таких инструментов является устройство, которое может имитировать изменения температуры и давления, которым подвергается железнодорожная сталь во время торможения. «Дилатометр закалочной деформации» может охлаждать образец 1 со скоростью 800 градусов в секунду и прикладывать смоделированные нагрузки, что позволяет Томе оценивать термическую историю стальных образцов.
«Несмотря на то, что сталь изучалась в течение многих лет, она по-прежнему остается интересным материалом для исследований», - сказал Тома. «И разработка сплавов связана с основной миссией Лаборатории, поддерживающей техническое обслуживание и управление национальными запасами ядерного оружия».
Фернальд внес свой вклад в поддержку исследования в качестве инвестиции в масштабные усилия по очистке окружающей среды. На протяжении десятилетий Fernald перерабатывал необработанный уран в металл, используемый в производственных реакторах на других объектах Министерства энергетики для производства плутония и трития для ядерного оружия. Теперь 473 000 кубических ярдов материалов из карьеров и окружающего грунта будут подвергаться термической сушке. Затем переработанные отходы будут загружаться в полувагоны для утилизации на лицензированном полигоне в штате Юта. Очистка потребует отправки около 100 рудовозов с загрязненной почвой каждые 11 дней в течение семи лет.
Национальная лаборатория Лос-Аламоса находится в ведении Калифорнийского университета для Министерства энергетики США.
-30-