EVRAZ (Russie) prévoit de développer des rails ferroviaires haute performance grâce à la plateforme de rayonnement synchrotron SKIF

Le fabricant russe de composants d'infrastructure ferroviaire EVRAZ PJSC prévoit de collaborer avec le Centre d'utilisation collective SKIF afin de développer de nouveaux alliages et des rails haute performance grâce aux capacités expérimentales du rayonnement synchrotron, dans le but d'améliorer les propriétés mécaniques et la fiabilité opérationnelle des rails.

Lors de la table ronde intitulée « Développement de nouveaux matériaux structurels et d'outillage ainsi que de technologies de génie mécanique à l'aide du rayonnement synchrotron », organisée dans le cadre du forum Technoprom 2026, les experts participants ont discuté des perspectives d'application du Centre d'utilisation collective SKIF dans le développement de produits métalliques laminés de haute qualité. EVRAZ a indiqué que l'environnement d'exploitation ferroviaire en Russie est complexe, avec de longues distances de lignes, de nombreuses sections montagneuses, des conditions de basses températures marquées, auxquelles s'ajoute la croissance du trafic fret, ce qui impose des exigences plus élevées en matière de résistance, de stabilité et de durabilité des matériaux en acier et des produits de rails.

Le directeur du centre de recherche et développement de l'usine sidérurgique de Sibérie occidentale (PJSC EVRAZ), Egor Polevoï, a déclaré que l'entreprise collabore avec des instituts de recherche russes pour étudier les changements structurels et les mécanismes de défaillance des matériaux métalliques en cours d'exploitation, notamment l'usure des rails, la formation de défauts de fatigue de contact et le développement de ruptures fragiles. Cependant, certaines recherches clés dépassent déjà les capacités des outils expérimentaux existants. EVRAZ espère, une fois SKIF opérationnel, mener des études dynamiques permettant d'observer en temps réel l'évolution structurelle des matériaux au cours des processus de production, ainsi que les modifications subies par les matériaux dans des conditions proches des charges d'exploitation réelles.

Selon les données disponibles, la Russie met actuellement en œuvre le projet fédéral « Développement des chemins de fer à grande vitesse », qui prévoit l'extension du réseau ferroviaire à grande vitesse dans plusieurs directions, les infrastructures correspondantes devant supporter des vitesses maximales de train allant jusqu'à 400 km/h. Cela implique également la nécessité d'approfondir les recherches sur les matériaux des rails, les procédés de fabrication et les performances en service.

Dans le cadre des installations prévues pour la deuxième phase du Centre d'utilisation collective SKIF, la station expérimentale 2-1 « Science des matériaux d'ingénierie » est considérée comme une plateforme importante pour résoudre ces problèmes. Cette station expérimentale a été créée à l'initiative de l'Université technique d'État de Novossibirsk, qui participe également au développement des projets de recherche. Ivan Bataïev, directeur du laboratoire de technologies physico-chimiques et de matériaux fonctionnels de l'Université technique d'État de Novossibirsk, a expliqué que cette station expérimentale permet de mener des études par irradiation aux rayons X sur des échantillons de dimensions relativement importantes, réduisant ainsi les besoins en préparation d'échantillons ; les méthodes tomographiques peuvent être utilisées pour identifier les défauts internes tels que les fissures et les inclusions non métalliques en cours de propagation ; l'analyse des contraintes internes peut aider à localiser les zones à haut risque dans les métaux laminés ; et la spectroscopie à haute résolution permet d'identifier les hétérogénéités de composition élémentaire.

En outre, cette station expérimentale soutiendra également des études in situ des processus de production d'acier pour rails, afin de développer des modes de production de l'acier et des procédés de traitement thermomécanique permettant d'obtenir les propriétés cibles des produits. Les experts estiment que ces méthodes de rayonnement synchrotron présentent une forte demande d'application dans les entreprises métallurgiques et peuvent fournir des moyens d'analyse plus précis pour les problèmes complexes liés aux matériaux.

Gleb Dovjenko, chercheur principal au Centre d'utilisation collective SKIF, a indiqué que les équipements de la station expérimentale peuvent également reproduire les conditions d'exploitation des rails dans le faisceau de rayonnement synchrotron, en simulant au moyen de dispositifs d'essai spécialisés les pressions, frottements, chocs et charges thermiques générés par le passage des trains de fret ou des trains à grande vitesse. Les méthodes de rayonnement synchrotron permettent d'analyser les changements de composition et de structure à l'échelle atomique des matériaux sous charge, ainsi que d'observer les processus de nucléation et de propagation des défauts par imagerie de diffraction. Cela aidera les chercheurs à mieux comprendre les mécanismes de formation des propriétés des matériaux ainsi que les facteurs clés influençant la durée de vie des rails.