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Organisationseinheit der BAM
Infolge der Betriebsbeanspruchung unterliegen Eisenbahnschienen an
ihrer Fahrkante sog. Rollkontakt-Ermüdung. Diese entsteht bevorzugt in Bögen
durch eine Kaltverformung des Schienenstahls und zeigt sich anfänglich in einer erhöhten
Verfestigung des kontaktbeanspruchten Oberflächenbereichs. Im weiteren
Verlauf entstehen zahlreiche, flach in das Schieneninnere verlaufende Risse sog.
Head Checks. Diese Risse neigen ab einem gewissen Stadium dazu, in das Innere
der Schiene abzukippen, was im Endstadium zu einem Schienenbruch führen kann.
Seit einigen Jahren wird in Deutschland bei der DB AG das Wirbelstromverfahren
erfolgreich zur zerstörungsfreien Prüfung der Schädigungstiefe von Head Checks
eingesetzt. Hiermit wurde u. A. angestrebt, zuverlässige Planungsgrößen für den
Einsatz von Instandhaltungsmaßnahmen zu erhalten, durch deren gezielten Einsatz
ein weiteres Risswachstum wirkungsvoll unterbunden werden kann. Bereits bei einem
der ersten systematischen Einsätze der Wirbelstromprüfung an einer Bogenstrecke
mit hohem Betriebsaufkommen wurde auffällig, dass die Ermüdungsrisse
nicht gleichmäßig entlang des Bogens verteilt auftraten, sondern sich auf kurze Distanzen
Anhäufungen von Rissbefall mit intakten, unbefallenen Abschnitten abwechselten.
Solch wellenförmiges Auftreten von Head Checks wurde auch in den nachfolgenden
Prüfergebnissen der Wirbelstromprüfung vielerorts beobachtet. Aus der
Literatur war bekannt, dass sich die Ermüdungsrisse bevorzugt in verfestigten Materialzonen
bilden. Mit Hilfe von Härtemessungen konnte an verlegten und befahrenen
Schienen gezeigt werden, dass die unbefallenen Zonen etwa die Grundhärte des
Schienenwerkstoffes aufwiesen, während die mit Ermüdungsrissen befallenen Zonen
um ca. 10 25% erhöhte Härtewerte aufwiesen. Die Wirbelstromprüfung reagiert
sehr empfindlich auf Veränderungen der Materialeigenschaften. Somit lassen
sich Verfestigungen der o. g. Art leicht auch ohne jedes Vorhandensein von Ermüdungsrissen
bereits nachweisen. Im Zuge einer längerfristigen Beobachtung einer
neu gebauten Strecke konnte herausgefunden werden, dass sich nach einer gewissen
Betriebszeit wellenförmig verteilte Zonen mit Prüfsignalen, die auf Verfestigungen
schließen lassen auftraten. Im weiteren zeitlichen Ablauf bildeten sich Ermüdungsrisse
tatsächlich in den vorher bestimmten Stellen mit Verfestigung, während die
Zonen ohne diese Prüfsignale weitgehend rissfrei blieben. Diese Ergebnisse zeigen,
dass die Wirbelstromprüfung das Potential besitzt, mögliche Orte der Entstehung
von Ermüdungsrissen in einem extrem frühzeitigen Stadium nachzuweisen.
Adhesion and corrosive delamination of epoxy films on chemically etched ZnMgAl-alloy coatings
(2016)
The effect of alkaline and acidic pretreatment steps on the surface chemical
composition and adhesion properties of ZnMgAl-alloy coated steel was
investigated by means of spectroscopic methods, scanning Kelvin probe (SKP)
and peel test measurements.The spectroscopic results indicate that the surface
film composition can be adjusted by the wet-chemical treatment. To study the
corresponding surface adhesive properties, the samples were coated with an
epoxy amine adhesive. Peel tests under humid conditions indicated an
increased interaction between the acidic pre-treated surface and the adhesive.
The results of the SKP analysis show that the acidic cleaned substrates have the
highest resistance to delamination, which can be explained by the shift of the
interfacial electrode potential.
Non-destructive testing for surface crack detection and head check depth quantification at the gauge corner of railway tracks can be achieved using eddy current methods. With the extension of the tested zone to the running surface, rail defect signal types other than head checks can be measured. Due to their mostly irregular shape, a quantitation based on a calibration against regular test cracks of varying depth may not be linear. Estimates of the expected influence of more complex crack patterns may be obtained by a finite element simulation of sufficiently simple limiting cases, like two displaced or intersecting cracks or a simply branched or flexed crack. As a first step, a 3D finite element model of the HC10 eddy current probe distributed by Prüftechnik Linke und Rühe (PLR), Germany was built and verified against measured results from an (easily fabricated) reference block with isolated long cracks.
Detection of the electronic structure of iron-(III)-oxo oligomers forming in aqueous solutions
(2017)
The nature of the small iron-oxo oligomers in iron-(III) aqueous solutions has a determining effect on the chemical processes that govern the formation of nanoparticles in aqueous phase. Here we report on a liquid-Jet photoelectron-spectroscopy experiment for the investigation of the electronic structure of the occurring iron-oxo oligomers in FeCl3 aqueous solutions. The only iron species in the as-prepared 0.75 M solution are Fe3+ monomers. Addition of NaOH initiates Fe3+ hydrolysis which is followed by the formation of iron-oxo oligomers. At small enough NaOH concentrations, corresponding to approximately [OH]/[Fe] = 0.2–0.25 ratio, the iron oligomers can be stabilized for several hours without engaging in further aggregation. Here, we apply a combination of non-resonant as well as iron 2p and Oxygen 1s resonant photoelectron spectroscopy from a liquid microjet to detect the electronic structure of the occurring species. Specifically, the oxygen 1s partial electron yield X-ray absorption (PEY-XA) spectra are found to exhibit a peak well below the onset of liquid water and OH (aq) absorption. The iron 2p absorption gives rise to signal centered between the main absorption bands typical for aqueous Fe3+. Absorption bands in both PEY-XA spectra are found to correlate with an enhanced photoelectron Peak near 20 eV binding energy, which demonstrates the sensitivity of resonant photoelectron (RPE) spectroscopy to mixing between iron and ligand orbitals. These various signals from the iron-oxo oligomers exhibit Maximum intensity at [OH]/[Fe] = 0.25 ratio. For the same ratio, we observe changes in the pH as well as in complementary Raman spectra, which can be assigned to the Transition from monomeric to oligomeric species. At approximately [OH]/[Fe] = 0.3 we begin to observe particles larger than 1 nm in radius, detected by small-angle X-ray scattering.