화물철도용 장수명 레일의 개발

전문가 제언

○ 차륜과 레일사이에는 적재량에 따라 수천~10,000MPa의 접촉응력이 반복적으로 작용하므로 마찰에 의한 마모, 전동피로, 강가공에 의한 백색층 형성, 미소균열의 성장에 의한 박리 등이 일어나며 이들은 레일의 수명단축을 가져오는 가장 큰 요인이 되고 있다. 이들 요인을 제거하여 레일의 장수명화를 도모하고 보수, 유지비를 절감하는 것은 철도경영에서 가장 중요한 과제가 된다.

○ 레일은 반복되는 하중과 마찰에 의한 피로에 더하여 강가공을 받으므로 주철, 탄소강, 합금강 등의 마찰부품에서 나타나는 백색층이 형성되고, 백색층 주변에 무수히 많은 미소 균열이 발생하여 표면이 조개껍질 처럼 되는 쉘링(shelling)이 일어나므로 이것이 쉽게 마모되어 표면박리가 일어난다. 철강재료에서만 나타나는 백색층의 형성은 마찰열에 의한 산화와 상변태, 탈탄에 의한 탄소결핍, 동적재결정에 의한 미세립화 등이 원인으로 보고되고 있다.

○ 레일 손상의 원인이 되는 쉘링에 대한 대책으로는 미소균열을 연삭하는 관리법이 채택되고 있다. 재료에 있어서는 펄라이트강에 대체하여 탄소강에 Mo나 Nb를 첨가함으로써 적당한 마모에 의하여 쉘링의 발생요인이 되는 표면의 피로층을 스스로 제거하는 베이나이트강이 내쉘링강으로 개발되고 있다. 현재 레일용 강재의 고강도화에는 열처리의 온라인(on-line)화와 함께 제어압연과 가속냉각을 조합한 TMCP압연법이 적용되어 인장강도 1420MPa급의 과공석강(0.9%C) 레일과 내마모성이 우수한 결정립 미세화 펄라이트강 레일이 개발되어 실용되고 있다.

○ 국내에서는 경량레일, 보통레일, 열처리 레일 등이 KS규격으로 규정되어 제조되고 있다. 표면을 경화시킨 열처리 레일(KS R9110)의 경우 탄소농도 0.72~0.82%, 인장강도 1080~1130MPa, 연신율은 8% 이상으로 본분석물에서 소개하고 있는 과공석강 레일의 특성에는 미치지 못하고 있다. 우리나라 철도의 총연장은 7529㎞로서 여객은 물론 화물운송에서도 철도의 비중은 매우 높아 안전성의 제고와 관리비용의 절감을 위해 고품질 레일용 강재에 대한 체계적인 연구개발이 필요하다.

저자

Masaharu Ueda

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

17(6)

잡지명

ふえらむ

과학기술
표준분류

재료

페이지

380~385

분석자

심*동

분석물

• 화물철도용 장수명 레일의 개발.pdf [318,192 byte]

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