ANÁLISE DA VIDA ÚTIL DE TRILHOS COM DEFEITOS TRANSVERSAIS DESGASTADOS EM SERVIÇO

Resumo

O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento de trilhos ferroviários, avaliando parâmetros fundamentais para sua utilização mais segura. Dentre eles, o seu desempenho em fadiga, seu desempenho frente à propagação de trincas e sua tenacidade à fratura. Neste trabalho foram realizados ensaios de qualificação (caracterização mecânica e metalúrgica) de trilhos novos e usados que consistiram em ensaios estáticos de tração, ensaios de dureza, ensaios da mecânica da fratura, KIC e determinação de curvas da/dN x ΔK. Parte dos ensaios e resultados (ensaios de tração e de dureza) foram extraídos de relatórios de caracterização de trilhos produzidos previamente pelo Laboratório de Metalurgia Física LAMEF da Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS. Uma vez determinadas as características mecânico-metalúrgicas dos trilhos, foram analisados o crescimento de defeitos transversais internos através de fórmulas da mecânica da fratura, desenvolvidas por Orringer, que permitem determinar: o tamanho do defeito no qual a falha no trilho pode ser esperada (quando o trem viaja sobre o mesmo), o tempo para que o defeito cresça de um certo tamanho até um tamanho crítico (vida remanescente) no qual a falha é esperada e a influência do desgaste no boleto. Os resultados obtidos podem ser aplicados para desenvolver intervalos estratégicos de inspeção de tolerância ao dano.
Palavras-Chave: Trilhos ferroviários. Mecânica da fratura. Desgaste. Vida remanescente.

ABSTRACT
The objective of this work was to study the behavior of railroad rails using fracture mechanics parameters to increase operational safety. In this study mechanical-metallurgical characterization had been carried out for new and used railroad rails. Tests consisted of static tensile test, hardness and fracture mechanics, KIC and da/dN x ΔK curves tests. Some of the analyses and results (tensile and hardness tests) were extracted from rail characterizations works done in Laboratory of Physical Metallurgy – LAMEF of Federal University of Rio Grande do Sul. Fracture mechanics models developed by Orringer and others were used to evaluate the critical flaw size, the time that the defect can grow to a certain size up to the critical size. The influence of wear in the rail head was also taken into account. The results obtained can be applied in the development of damage-tolerant strategies to assess rail inspection intervals.
Keywords: Railroad rails. Fracture mechanics. Wear. Operational safety.