Nøytralisering

1 Innledning

I dag består over 95% av Jernbaneverkets hovedspor av helsveiste skinner. Det helsveiste spor medfører store innsparinger i vedlikehold i forhold til kortskinnespor med laskede skjøter. Temperaturvariasjoner i skinnene kan imidlertid føre til store aksialkrefter i skinnene med farlige utknekninger (solslyng) eller skinnebrudd som resultat. I Norge regner vi med at skinnetemperaturen kan svinge mellom –30 0C og + 55 0C. Det som bestemmer hvor store aksialkreftene blir ved disse ekstremtemperaturene er hvilken temperatur skinnene har når aksialkraften = 0. Denne temperaturen kalles nøytraltemperaturen.

Dette kapitlet omhandler arbeidsoperasjonene i sporet som utføres for å sikre at skinnene får den nøytraltemperaturen vi ønsker. Du kan lese mer om krefter i skinnene i L532, kap. 5 ”Aksialkrefter i helsveist spor”

nøytral-temperatur Nøytralisering er altså en arbeidsoperasjon som utføres for å gi det helsveiste spor en riktig nøytraltemperatur, dvs. at spenningene i skinnene blir liggende på riktig nivå i forhold til temperaturen i skinnene. Ved JBV er det fastsatt at nøytraltemperaturen skal være + 21 0C. Videre er det fastsatt et nøytral-temperaturområde hvor det tillates at den praktiske nøytraltemperaturen blir liggende innenfor. Dette er temperaturintervallet mellom +18 og +24 0C.

Nøytralisering består av følgende arbeidsoperasjoner:

• måling av skinnetemperatur
• spenningsfrigjøring
• beregning av forlengelse (dilatasjon)
• utsetting av dilatasjonsmerker
• kapping av sveiseåpning
• forlengelse av skinnene
• festing av skinnene og sveising

2 Prinsipp for nøytralisering

Figur 6.1 viser en 100 m lang skinne som skal sveises inn i sporet. Skinnen har en temperatur på +5 0C. Dersom vi nå sveiser denne skinnen inn i sporet uten videre vil den få en nøytraltemperatur på +5 0C, forutsatt at den ikke har innelåste spenninger ved innsveising.

Figur 6.1 Prinsipp for nøytralisering

For at skinnen skal få riktig nøytraltemperatur kunne vi tenke oss at vi varmet opp skinnen til +21 0C, og så sveiste den inn i sporet. Imidlertid er det svært vanskelig i praksis å kontrollere skinnetemperaturen slik at skinnen har riktig temperatur over hele dens lengde og tverrsnitt samtidig.

I stedet for å bruke temperaturen, bruker vi skinnens lengde som mål på at nøytraltemperaturen blir riktig. Formel 6.1 viser sammenhengen mellom lengdeendring og temperaturendring i en skinne. I vårt eksempel skal skinnens nøytraltemperatur heves fra +5 0C til + 21 0C, altså en temperaturendring på 16 0C. Ut fra formel 6.1 kan vi enkelt regne ut at denne temperaturendringen krever en lengdeendring på 18 mm når skinnen er 100 m lang.

(6.1)

Det vi i praksis gjør er altså å forlenge skinner som har lavere skinnetemperatur enn nøytraltemperaturen. I vårt eksempel forlenger vi skinnen med 18 mm før vi sveiser den siste sveisen, som vi gjerne kaller sluttsveis. Forlengelse av skinner kan utføres enten ved hjelp av varme (varmevogn) eller ved å strekke skinnen (strekkapparat).

2.1 Utgangspunkt med hensyn på skinnetemperatur

Ved helsveising av spor kan vi ha følgende utgangspunkt i forhold til hvilken temperatur skinnene har:

a) Skinnene blir lagt og helsveist umiddelbart ved nøytraltemperatur.

b) Skinnene har nøytraltemperatur ved helsveising.

c) Skinnetemperaturen er lavere enn nøytraltemperaturen ved helsveising

d) Skinnetemperaturen er høyere enn nøytraltemperaturen ved helsveising

Tilfelle a

I tilfelle a kan skinnene helsveises uten nøytralisering da skinnene er spenningsfri ved nøytaltemperaturen.

Tilfelle b

I tilfelle b har skinnene nøytraltemperatur, men vi vet ikke om de er spenningsfrie. Dersom skinnene er lagt og fastspent utenfor nøytraltemperaturområdet vil hele skinnestrengen ha innelåste spenninger.

Dersom skinnene er lagt ved nøytral¬temperatur, men skinnetemperaturen i mellomtiden har vært utenfor nøytraltemperaturområdet vil skinnene ha pustepartier med innelåste spenninger.

Ved tilfelle b er det derfor nødvendig med en spenningsfrigjøring av skinnene før helsveising.

Tilfelle c

Ved tilfelle c må skinnene forlenges til en lengde som tilsvarer spenningsfri tilstand ved nøytraltemperatur.

Forlengelsen beregnes ut fra en spenningsfri tilstand ved temperaturen skinnene har, og må derfor utføres med utgangspunkt i en spennings¬fri skinne. Det er derfor nødvendig med en spenningsfrigjøring av skinnene før forlengning.

Tilfelle d

Skinnene må komprimeres til en lengde som tilsvarer spenningsfri tilstand ved nøytraltemperatur. Da det i praksis ikke er mulig å komprimere lengre skinnelengder kan ikke skinner helsveises ved skinnetemperatur over nøytraltemperaturen. Man må altså vente til skinnetemperaturen synker til nøytraltemperaturområdet igjen.