Am 9. Juli 2008 entgleiste ein Hochgeschwindigkeits-Triebzug der Baureihe 403, ICE3, bei der Ausfahrt aus dem Kölner Hauptbahnhof. Ursache dafür war der Schwingbruch einer Radsatzwelle. Zunächst wurden das Drehgestell, der Antriebsstrang, die Räder, die Bremsen und die gebrochene Radsatzwelle visuell untersucht und deren Zustand dokumentiert. Anschließend erfolgte die zerstörungsfreie Prüfung der beiden Bruchstücke der Hohlwelle mit teilmechanisierter Ultraschall-Handprüfung. Vor der Zerlegung der Radsatzwelle wurden ausgewählte Maße kontrolliert und die Oberfläche eingehend untersucht. Nach der Probenahme und Präparation wurden die relevanten spezifizierten Eigenschaften des Wellenwerkstoffs überprüft. Mittels Bruchflächenanalyse konnte die Startstelle des Schwingrisses lokalisiert, aufgrund der starken Sekundärschäden auf der Bruchfläche und an den Bruchkanten jedoch nicht direkt ausgewertet werden. Durch die Kombination von Mikro-Computertomographie und Ultraschall-Tauchtechnik wurden u.a. nahe der Schwingriss-Startstelle Inhomogenitäten erkannt, die durch metallographische Zielpräparation als nichtmetallische Einschlüsse identifiziert wurden. An oder kurz unterhalb der äußeren Oberfläche in der Mulde der Welle wurde ein Schwingriss initiiert. Die Anwesenheit von nichtmetallischen Einschlüssen an und dicht unter der Wellenoberfläche sowie die Abwesenheit von anderen Oberflächenfehlern in unmittelbarer Nähe der Rissstartstelle sprechen für die Rissinitiierung durch nichtmetallische Einschlüsse. Der mikroskopische Anriss wuchs zu einem technischen Schwingriss, der zu einem unbekannten Zeitpunkt die Nachweisgrenze der Ultraschall-Hohlwellenprüfung erreicht und dann überschritten haben muss. Der Bruch der Welle, also das Abreißen der beiden Wellenhälften voneinander, trat - wie aus den Sekundärschäden an der Radsatzwelle, dem Drehgestellrahmen, den Bremsbelägen und der Kupplung sowie vom Auftraggeber übergebenen Unterlagen ableitbar ist - nicht erst im Bereich des Kölner Hauptbahnhofs ein, sondern wahrscheinlich schon ca. 50 km vor Köln auf der Hochgeschwindigkeitsstrecke auf.
On July, 9th 2008, an ICE high speed train derailed in Cologne main station. The reason was the fatigue failure of an axle. BAM was instructed by the public attorney's office to investigate the root cause of this event. The geometry of the basic parts of the bogie and axles was controlled without finding any deviations. Subsequently, the parts of the broken axle were inspected by acoustic NDT techniques. The fracture surfaces of the broken parts of the axle were analyzed using a light microscope in order to find the origin of the crack and beach marks. The domain of the crack origin was found but could not be analyzed due to severe secondary damage. Fatigue crack growth was identified to be the mechanism until final forced fracture. In homogeneities of the micro structure were identified close to the location of the crack initiation by using a combination of micro computer tomography and ultrasonic immersion technique. Applying a target preparation, these inhomogeneities were identified to be non-metallic inclusions. The size of these inclusions was larger that allowed according to standards. Most probably, these inclusions initiated the crack of the highly loaded axle.
Schadensanalyse zum Radsatzwellenbruch ICE3
Bruchmechanische Werkstoff- und Bauteilbewertung, Tagung des DVM Arbeitskreises Bruchvorgänge, 43 ; 1-6
DVM-Bericht ; 243
2011
6 Seiten, 5 Bilder, 8 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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