ADMINISTRADOR DE INFRAESTRUCTURAS FERROVIARIAS ET ª EDICIÓN: Noviembre de 2004

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1 VÍA ESPECIFICACIONES TÉCNICAS ADMINISTRADOR S FERROVIARIAS ET SOLDADURA DE CORAZONES DE ACERO MOLDEADO AL MANGANESO 1ª EDICIÓN: Noviembre de 2004 Organismo Redactor: Renfe. UN Mantenimiento de Infraestructura. Dirección Técnica

2 Dirección Técnica Hoja 1 de 13 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA MOLDEADO AL MANGANESO MODIFICACIONES Y ANULACIONES

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4 Dirección Técnica Hoja 3 de 13 ÍNDICE DE CONTENIDOS PÁGINA 1. CAMPO DE APLICACIÓN Objeto Definiciones CARACTERÍSTICAS A EXIGIR Composición química Trazabilidad y marcas Sección de los perfiles Estado de presentación y dimensiones Estructura metalográfica Ferrita delta Inclusiones no metálicas Sanidad interna Sanidad externa Características mecánicas Ensayo de dureza Ensayo de tracción Ensayo de resiliencia HOMOLOGACIÓN TÉCNICA Solicitud de homologación Muestras para ensayos de homologación Naturaleza y proporción de los ensayos FABRICACIÓN Autorización del fabricante y del proceso de fabricación Dirección y supervisión de la calidad de la fabricación RECEPCIÓN Petición de la recepción Presentación a recepción GARANTÍA DOCUMENTACIÓN Y NORMAS DE REFERENCIA ANEJO. Figuras

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6 Dirección Técnica Hoja 5 de CAMPO DE APLICACIÓN 1.1. OBJETO La presente Especificación Técnica tiene por objeto fijar las condiciones que debe reunir el carril de acero inoxidable austenítico utilizado como parte intermedia en la soldadura por chisporroteo de corazones monobloque de acero moldeado al manganeso, así como delimitar las verificaciones y ensayos para su homologación técnica y recepción DEFINICIONES Corazón monobloque de acero moldeado al manganeso es el elemento de un desvío formado por una sola pieza de acero austenítico al manganeso. Acero inoxidable austenítico es un acero con alto contenido en cromo y níquel, que se caracteriza por su buena soldabilidad, un elevado grado de ductilidad, tenacidad, buena aptitud a la embutición en caliente así como por su particular resistencia a los ataques de productos químicos. 2. CARACTERÍSTICAS A EXIGIR 2.1. COMPOSICIÓN QUÍMICA Elementos básicos (%) C... 0,015 0,030 Si... 0,70 1,00 Mn... 1,20 1,50 P... máx: 0,020 S... máx: 0,005 Nb x {% C} (máx: 0,5) Cr Ni ,5 Elementos limitados (%) Mo... máx: 0,100 Ta... máx: 15 x {% C} Ta + Nb... máx: 0,5 V... máx: 3 x {% C} Ti... máx: 4 x {% C} Al... máx: 0,020 Cu... máx: 0,100 B... 0,002 0,006 N... 0,010 0,020

7 Dirección Técnica Hoja 6 de 13 Elementos residuales (%) I grupo II grupo III grupo W Co (Σ 0,005) Pb Sn Cd Zn (Σ 0,010) Zr Mg As (Σ 0,010) 2.2. TRAZABILIDAD Y MARCAS La trazabilidad deberá permitir disponer de los certificados de ensayo y estudios micrográficos de cualquier barra de material objeto de recepción, así como la barra de procedencia del cupón utilizado en la soldadura. Las barras de acero inoxidable deberán llevar marcadas, en las secciones laterales extremas, el número de colada al que pertenecen SECCIÓN DE LOS PERFILES Deberán ser los definidos por las normas correspondientes (UNE para UIC 54 o UIC 60), con una sobremedida de 1 mm en todo el contorno (ver figura 1 del Anejo) ESTADO DE PRESENTACIÓN Y DIMENSIONES Con tratamiento térmico de Hipertemple. - Estadio isotérmico a 900 C de 60 minutos. - Estadio de solubilización a 1070 C durante 90 minutos. - Temple directo en agua. - Enfriamiento al aire desde t máx 400 C. El tratamiento térmico se realizará en horno eléctrico cargado desde el inicio con el producto, no cargándose con otros productos que no sean acero inoxidable. La temperatura se medirá sobre producto con hilo pirométrico adecuado al rango de temperatura de la pieza. El ciclo térmico completo hasta la extracción del producto será registrado en soporte físico. Los perfiles se dispondrán en la mufla de modo que se garantice la uniformidad de la temperatura. La tolerancia térmica será de ± 10 C en el estadio térmico de solubilización. El modo de ejecutar la extracción para el enfriamiento en agua será rápido y asegurará su introducción a temperatura adecuada. La cantidad de agua garantizará una temperatura, a la introducción, inferior a 60 C. La cascarilla formada en la superficie será arrastrada por el flujo líquido de modo que se garantice su desprendimiento y no se quede sobre el perfil. Acabado superficial: Mecanizado mediante arranque de viruta con calidad de acabado de un triángulo ( ), estado superficial desbastado apreciándose al tacto las marcas de la herramienta (norma UNE 1037:1983).

8 Dirección Técnica Hoja 7 de 13 Longitud mínima de las piezas: mm ± 1 mm Longitud preferible de las piezas: mm Dimensiones de los perfiles: serán las que indica la norma UNE partes 2 y 3 con una sobremedida de 1 mm en todo el contorno. (Ej: Para carril UIC 54 la anchura de la cabeza es de 70 mm, por lo tanto para la barra de acero al Cr-Ni será de 72 mm). Para los perfiles UIC 54 y UIC 60 las dimensiones serán las siguientes: UIC 54 UIC 60 TOLERANCIA Altura del perfil , +0,5 mm Anchura de la cabeza (1) , +0,5 " Anchura del patín , +0,5 " Asimetría del perfil... 0, +0,5 " Grosor del alma (2) ,5 0, +0,5 " Escuadría de los extremos , +0,5 Otras dimensiones del perfil... 0, +0,5 (1) Medida a 14 mm por debajo de la superficie de rodadura. (2) Medido en la zona de grosor mínimo ESTRUCTURA METALOGRÁFICA En estado de suministro la matriz debe ser austenítica con ferrita delta distribuida uniformemente, pero no en red continua. Microconstituyentes como la fase sigma, la martensita, carburos C 6 Cr 23 precipitados en borde de grano y carbonitruros, no estarán presentes. Los carburos tipo C 4 Cr 7 precipitados intergranularmente estarán limitados. Las discontinuidades de la matriz metálica tales como inclusiones no metálicas y defectos como porosidad y microrechupes estarán limitados FERRITA DELTA Su determinación se realizará mediante metodología instrumental con ferritómetro de corrientes inducidas como END (ensayo no destructivo) y mediante metalografía cuantitativa por análisis de imagen como ED (ensayo destructivo). Se llevará a cabo sobre una de las caras transversales en un corte también transversal extraído para cada colada. Se determinará en ambos casos END/ED, si ha lugar, como % de ferrita delta. Las determinaciones se harán mediante un mapa de localización numérica con 14 nodos específicos en cabeza, patín y alma, según se indica en la figura 2 del Anejo. En la zona en la que se obtenga un porcentaje de ferrita delta mayor, se determinarán en tres campos contiguos su tamaño unitario y su morfología. Valores de ferrita delta admisibles : entre 5 y 10 %.

9 Dirección Técnica Hoja 8 de INCLUSIONES NO METÁLICAS Las inclusiones no metálicas admisibles serán sulfuros de manganeso y si las hubiere alúmina y/o silicatos. Otras no serán admisibles. Mediante metalografía cuantitativa serán evaluadas, indicándose para cada tipo la cantidad, forma, tamaño, distribución e inclusive su ubicación zonal. La suma de la superficie de todas las inclusiones no metálicas no excederá del 0,30 % en cabeza, 0,10 % en alma y 0,20 % en patín de la superficie total del campo evaluado. En cualquier caso, el porcentaje de alúmina aislada será inferior a 1/10 de la cantidad de superficie de inclusiones total SANIDAD INTERNA Únicamente podrán contemplarse poros y microrechupes. Mediante metalografía cuantitativa se les identificará en su tipo, cantidad, forma, tamaño, distribución y ubicación zonal con los siguientes límites: Fisuras y rechupes... Poros en cabeza... Exento 0,30 % de la superficie analizada Poros en alma... 0,10 % Poros en Patín... 0,20 % Los defectos radiográficos admisibles son los definidos como A1, B1, C1 y D1, según ASTM E-446 para alma y patín y según ASTM E-186 para la cabeza SANIDAD EXTERNA La cantidad máxima de indicaciones detectadas mediante inspección con líquidos penetrantes,después del mecanizado por arranque de viruta, según norma UNE-EN 571-1:1997, aplicando como criterio de verificación la E.T. PT 70-2 del pliego de condiciones de recepción de piezas de acero moldeado para máquinas hidraúlicas (CCH 70-2), será la siguiente: - Ninguna indicación circular superior a 4 mm de diámetro. - Ninguna indicación lineal. - Ninguna indicación alineada. Además, la superficie total de las indicaciones circulares ha de ser igual o menor a 20 mm 2 por cada dm 2 y las indicaciones aisladas inferiores a 1,5 mm de diámetro no se toman en consideración CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS Se definen sobre producto las características mecánicas a partir de los ensayos siguientes: - Ensayos de dureza.

10 Dirección Técnica Hoja 9 de 13 - Ensayos de tracción. - Ensayos de resiliencia ENSAYO DE DUREZA (Norma UNE-EN ISO : 2000 Materiales metálicos. Ensayo de dureza Brinell. Parte 1: Método de ensayo). Se realizará sobre una sección transversal, según un mallado sobre 8 nodos prefijados usando la escala Brinell. Los valores obtenidos estarán comprendidos entre 150 y 190 HB ENSAYO DE TRACCIÓN (Norma UNE-EN : 2002 Materiales metálicos. Ensayo de tracción. Parte 1: Método de ensayo a la temperatura ambiente). Se realizará sobre probeta cilíndrica normalizada y calibrada, determinándose: - Resistencia a la tracción: R m - Resistencia de prueba, extensión no proporcional: R p0,2 - Elongación tras la fractura (%): A La velocidad de aplicación de la carga será lenta y la necesaria para que la velocidad de deformación de la parte calibrada sea como máximo de 5 mm/minuto. Los resultados serán: - R m MPa - R p0,2... mínimo 245 MPa - A... mínimo 55 % ENSAYO DE RESILIENCIA (Norma UNE : 1992 Materiales metálicos. Ensayo de flexión por choque sobre probeta Charpy. Parte 1: Método de ensayo). Sólo se realizará si A < 55 %. Se realizará sobre 3 probetas Charpy con entalla en V. Los tres valores que se obtengan serán iguales o superiores a 150 J. Si solamente uno de ellos está fuera de rango, serán ensayadas dos probetas adicionales. Si ambos nuevos valores están en el rango propuesto el resultado del ensayo será aceptable.

11 Dirección Técnica Hoja 10 de HOMOLOGACIÓN TÉCNICA 3.1. SOLICITUD DE HOMOLOGACIÓN Las barras de acero al cromo-níquel afectadas por la presente Especificación Técnica, para ser presentadas a los concursos convocados por Renfe, deberán ser previamente homologadas conforme a las indicaciones de los apartados siguientes. La homologación se realizará para el conjunto de barras de los distintos perfiles suministrados a Renfe y será efectiva en tanto no se modifiquen, funcionalmente, su proceso de fabricación o los procesos de moldeo, colada o tratamiento térmico. La solicitud de homologación deberá ser remitida a Adaf-Certificación. Sólo podrán solicitar la homologación aquellos fabricantes que posean la correspondiente certificación ISO MUESTRAS PARA ENSAYOS DE HOMOLOGACIÓN Se enviarán dos unidades, una en estado de entrega y otra en bruto (después del tratamiento térmico, sin mecanizar), que serán remitidas para su verificación al Centro de Tecnología de Vía (C.T.V.) de Renfe. Las probetas, en todo caso, se obtendrán sobre producto y todos los ensayos a realizar se harán según normativa, identificando ésta en cada caso de manera inequívoca. Junto a las dos unidades, se enviarán: - Certificado de sanidad interna tras un radiografiado de la barra en estado de entrega en toda su longitud y diferentes partes (cabeza, alma y patín). Este certificado será emitido por un experto homologado por una entidad oficial (nivel 2 de CERTIAEND). - Análisis químico efectuado en el convertidor AOD (horno eléctrico de arco para descarburación con Oxigeno, Nitrógeno y Argón) antes de colar y por un método instrumental normalizado, tomando el caldo de una zona representativa. - Certificado de ensayos metalográficos (tamaño de grano, porcentaje de inclusiones, tanto por ciento de ferrita) y ensayos mecánicos (dureza, tracción y resiliencia), todos ellos de acuerdo a la Norma indicada para cada ensayo en el apartado 7. Por otra parte, a requerimiento del agente supervisor de la homologación técnica se mostrarán datos relativos al proceso de fabricación y procedimientos de moldeo, colada y tratamiento térmico NATURALEZA Y PROPORCIÓN DE LOS ENSAYOS Por el C.T.V. se llevarán a cabo ensayos no destructivos (verificación geométrica, líquidos penetrantes y ultrasonidos), sobre las barras enviadas y ensayos destructivos (macrografía, micrografía, dureza y tracción) sobre muestras representativas, en cantidad y forma que indique la norma correspondiente. Las características a exigir serán las reseñadas en el apartado 2.

12 Dirección Técnica Hoja 11 de FABRICACIÓN 4.1. AUTORIZACIÓN DEL FABRICANTE Y DEL PROCESO DE FABRICACIÓN La fabricación de carril de acero inoxidable para soldadura de corazones de acero moldeado al manganeso sólo está permitida a fabricantes previamente homologados por Renfe para este tipo de trabajos. En el proceso de fabricación del acero, así como en los procedimientos de moldeo, colada y tratamiento térmico, se tendrán en cuenta los apartados 2 y 3 en lo relativo a estas materias DIRECCIÓN Y SUPERVISIÓN DE LA CALIDAD DE LA FABRICACIÓN El fabricante deberá disponer de métodos y medios que le permitan asegurar la calidad, trazabilidad y control de los elementos que fabrica, así como de aquellos otros de los que se aprovisiona para llevar a efecto la fabricación del acero objeto de esta Especificación Técnica. El aseguramiento de la calidad debe estar garantizado por las prescripciones de la norma UNE- EN ISO Toda modificación en la tecnología, constitución o fabricación de los productos objeto de la presente Especificación Técnica debe tener la aprobación previa de Renfe, que puede, si lo juzga oportuno, realizar todas o parte de las verificaciones de homologación. Para ello deberá cursarse la correspondiente solicitud a la Dirección Técnica de la U.N. de Mantenimiento de Infraestructura. 5. RECEPCIÓN 5.1. PETICIÓN DE LA RECEPCIÓN La presentación a recepción se notificará por escrito a la Jefatura de Control de Materiales y Ensayos de la U.N. de Mantenimiento de infraestructura, en el impreso establecido a este fin, en el que se hará constar: - Número de pedido u orden de entrega. - Fecha de presentación a recepción. - E.T Lugar donde se encuentra la mercancía y cualquier otra indicación que facilite la recepción PRESENTACIÓN A RECEPCIÓN La recepción de las barras de acero inoxidable se hará con las mismas en estado de entrega, sin ningún tipo de recubrimiento e irán acompañadas por cada colada de los siguientes documentos: - Certificado de análisis químico. - Certificado de índice de inclusiones, tamaño de grano y porcentaje de ferrita. - Copia del tratamiento térmico realizado. - Certificado de ensayos de dureza y tracción.

13 Dirección Técnica Hoja 12 de 13 Todos los ensayos se habrán realizado de acuerdo a lo indicado en el apartado 2 de la presente Especificación Técnica. Si algún parámetro reflejado en los certificados remitidos se encuentra fuera de los márgenes establecidos, el C.T.V. rechazará la partida objeto de recepción. Renfe se reserva el derecho de efectuar los mismos ensayos solicitados u otros cualquiera en sus laboratorios o en aquellos que considere oportunos para asegurarse en todo momento que se cumplen los requisitos de producto fijados en la presente Especificación Técnica. Los gastos de los mismos serán por cuenta del fabricante. Si cualquiera de estos ensayos diera un resultado no satisfactorio, se realizarán dos nuevos ensayos sobre cualquier otra muestra de la partida. Si los resultados de ambos contraensayos son satisfactorios, se aceptará la partida; en caso contrario se rechazará. 6. GARANTÍA Las barras de acero inoxidable objeto de la presente Especificación Técnica se garantizan durante un periodo de tres años a partir de la fecha recepción, pudiéndose ejercer este derecho durante cuatro años a partir de la fecha de fabricación. Toda barra que en este periodo acuse defectos o deterioros no encontrados en la recepción que la hagan no apta para el servicio será, según la naturaleza de los defectos, reparada convenientemente o rechazada. El rechazo dará lugar a la reposición por una barra nueva de las mismas características de la rechazada, la cual quedará a disposición del fabricante, si éste la reclamase, corriendo de su cuenta los gastos correspondientes. 7. DOCUMENTACIÓN Y NORMAS DE REFERENCIA UNE 1037:1983 y ERRATUM: 1983 UNE : 1992 UNE :1986 UNE :1986 UNE-EN 444:1995 UNE-EN 571-1:1997 UNE-EN : 2002 UNE-EN 10020:2001 Indicaciones de los estados superficiales en los dibujos. Materiales metálicos. Ensayo de flexión por choque sobre probeta Charpy. Parte 1: Método de ensayo. Perfil de carriles Vignole. Carril tipo UIC 54. Características. Perfil de carriles Vignole. Tipo UIC 60. Características. Ensayos no destructivos. Principios generales para el examen radiográfico de materiales metálicos por medio de Rayos X y gamma. Ensayos no destructivos. Ensayo por líquidos penetrantes. Parte 1: Principios generales. Materiales metálicos. Ensayos de tracción. Parte 1: Método de ensayo a temperatura ambiente. Definición y clasificación de los tipos de acero.

14 Dirección Técnica Hoja 13 de 13 UNE-EN :1993 UNE-EN :1993 UNE-EN :1996 UNE-EN ISO 643: 2004 UNE-EN-ISO :2000 PT 70-2 Sistemas de designación de aceros. Parte 1: Designación simbólica, símbolos principales. Sistemas de designación de aceros. Parte 2: Designación numérica. Aceros inoxidables. Parte 1: Relación de aceros inoxidables. Acero. Determinación micrográfica del tamaño de grano aparente. Materiales metálicos. Ensayo de dureza Brinell. Parte 1: Método de ensayo. Especificación Técnica de control por líquidos penetrantes del Pliego de Condiciones de Recepción de las piezas de acero moldeado para máquinas hidráulicas (CCH-70-2).

15 ANEJO FIGURAS

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