鋼軌基本知識

1、第二節(jié) 鋼軌基本知識 一、鋼軌使用規(guī)定 高速鐵路正線、到發(fā)線應采用60 kgm無螺栓孔新鋼軌；其他站線宜鋪設50 kgm鋼軌。200 kmh及以上高速客運鐵路應選用u71MnG、強度等級為880IPa熱軋鋼軌；200 kmh250 kmh高速客貨混運鐵路應選用U75VG、強度等級為980 MPa熱軋鋼軌。其中，U代表鋼軌鋼，71、75代表化學成分中碳平均含量為071、075，V代表釩元素，Mn代表錳元素，G代表高速鐵路。 高速鐵路鋼軌應具備安全使用性能好、幾何尺寸精度高、平直度好的特點，同時要求鋼軌的實物質(zhì)量達到高純凈、高平直、高精度、長定尺，這就要求鋼軌鋼質(zhì)潔凈、韌塑性高、焊接性能優(yōu)良、表面

2、基本無原始缺陷。 二、鋼軌長度及斷面尺寸 1鋼軌長度 高速鐵路正線應采用符合相應技術(shù)標準的100 m定尺軌，短尺軌長度為95 m、96 m、97 ITI和99 ITI四種。 ；，2鋼軌斷面尺寸60 kgm鋼軌斷面尺寸，如圖2-1所示。3鋼軌計算數(shù)據(jù)60 kgm鋼軌計算數(shù)據(jù)，如表29所示。三、鋼軌材質(zhì)1鋼軌的化學成分(表210)2鋼軌拉伸性能和硬度鋼軌的抗拉強度和伸長率及軌頭頂面中心線上的表面硬度值應符合表2一11的規(guī)定。四、鋼軌標志我國鋼軌生產(chǎn)廠家主要有攀鋼、包鋼、鞍鋼和武鋼四家，各廠家標志如圖2 2所示。 鋼軌標準規(guī)定，在鋼軌軌腰部位需要采用兩種標記，即軋制標志和熱壓印標志，同時還規(guī)定了其他

3、標識，如在軌端刷漆以及粘貼標簽。 1凸出標志 鋼軌一側(cè)軌腰上軋制的凸出標志順序：生產(chǎn)廠標志鋼軌軌型(如60代表60 kgm)鋼軌鋼牌號(如u75vG、u7lMnG)制造年(軋制年度末兩位)、月(如04代表軋年度為24年，代表3月份軋制)。 2凹入標志 鋼軌另一側(cè)的軌腰上熱壓印凹人標志的順序：鋼廠代碼生產(chǎn)年份爐號連鑄流號連鑄坯號鋼軌順序號班別號。 各個鋼廠的熱壓印標志不完全相同。 以攀鋼為例說明，如圖2 3所示。五、鋼軌傷損標準鋼軌傷損按程度分為輕傷、重傷和折斷三類。1鋼軌輕傷和重傷評判標準如表2 12、表213、表2=二4所示。2鋼軌折斷標準鋼軌折斷是指發(fā)生下列情況之一者：(1)鋼軌全截面斷裂

4、；(2)裂紋貫通整個軌頭截面；(3)裂紋貫通整個軌底截面；(4)鋼軌頂面上有長度大于30 mm且深度大于5 mm的掉塊。線路上臨時插入的短軌，長度不得短于6m，不得連續(xù)插入，且必須盡快恢復。臨時插入短軌的線路允許速度不得大于16D kmh。注：谷深為相鄰波峰與渡谷間的垂直距離。注：總磨耗一垂直磨耗+12側(cè)面磨耗。 對于導軌、翼軌及尖軌、心軌、叉跟尖軌全斷面區(qū)段，垂直磨耗在鋼軌頂面寬13處(距標準工作邊)測量；對于尖 軌、心軌、叉跟尖軌機加工區(qū)段，垂直磨耗自軌頭最高點測量。 側(cè)面磨耗在鋼軌踏面(按標準斷面)下16 mm處測量。 磨耗影響轉(zhuǎn)換設備安裝時，按重傷處理。 基本軌、翼軌、尖軌、心軌磨耗會

5、影響密貼及軌件高差，磨耗的輕重傷標準應較區(qū)問鋼軌嚴格。 六、鋼軌傷損主要類型及傷損處理 (一)鋼軌傷損主要類型 高速鐵路常見傷損類型有波浪形磨耗、踏面接觸疲勞裂紋(又稱“魚鱗狀裂紋”)、核傷、焊縫內(nèi)部缺陷等。 1渡浪形磨耗 波浪形磨耗(圖24)是指鋼軌軌頭踏面沿長度方向出現(xiàn)周期性的不均勻塑性變形和磨耗，使鋼軌全長呈現(xiàn)波浪形狀的不平順。波浪磨耗的波谷處有明顯塑性變形，使踏面碾寬或出現(xiàn)碾邊，輪軌接觸光帶變寬。波峰處踏面的塑性變形量明顯小于波谷，接觸光帶變窄。波峰、波谷踏面光帶的明暗程度也有差異。 2踏面接觸疲勞裂紋 踏面接觸疲勞裂紋(圖2 5)是指軌頭踏面在輪軌接觸應力作用下形成的沿鋼軌全長密集分

6、布的表面裂紋，通常稱為“魚鱗狀裂紋”。裂紋的擴展方向與行車方向有關(guān)，用手指順行車方向探摸剝離裂紋時有刺手感 3內(nèi)部裂紋 內(nèi)部裂紋又稱“核傷”(圖26)，是指鋼軌內(nèi)部的制造缺陷(冶金缺陷、熱處理缺陷等)在運行載荷作用下形成和擴展的疲勞裂紋或脆性裂紋。在內(nèi)部裂紋未擴展到鋼軌表面時，鋼軌斷裂的斷口具有金屬光澤，一般現(xiàn)場稱之為“白核”。當內(nèi)部裂紋已擴展到鋼軌表面，由于受氧化腐蝕作用，使斷口呈暗褐色，現(xiàn)場稱之為“黑核”。 4焊接接頭內(nèi)部缺陷 、 鋼軌焊接接頭內(nèi)部缺陷分閃光焊接頭和鋁熱焊接頭內(nèi)部缺陷。 (1)閃光焊接頭內(nèi)部缺陷 閃光焊接頭內(nèi)部缺陷主要是指接頭內(nèi)部存在的灰斑夾雜、疏松等缺陷，這些缺陷都有可能

7、形成裂紋并引起鋼軌斷裂。灰斑夾雜是指位于焊縫處含有si、Mn等元素的夾雜物。鋼軌閃光焊時，對接焊口金屬在高溫熔化時形成的氧化物或硅酸鹽夾雜物未能完全從焊縫中擠掉而留在焊縫區(qū)域，就會形成沿熔化線方向分布的不規(guī)則形狀塊狀夾雜物，如圖27所示。疏松缺陷是指鋼軌對接處的局部金屬高溫熔化成液態(tài)金屬，在頂鍛時沒有被擠出焊口，冷卻凝固時發(fā)生收縮，由于沒有液態(tài)金屬的補充，就會形成收縮孔洞或形成分散分布的顯微縮孔，稱為疏松缺陷或疏松裂紋，如圖2 8所示。 (2)鋁熱焊接頭內(nèi)部缺陷 鋁熱焊接頭內(nèi)部的傷損主要有由于焊接工藝控制不良，焊筋邊緣溢流飛邊引起的疲勞斷裂，以及焊肉組織異常、疏松、氣孔、熱裂紋和未焊合等缺陷及

8、引起的疲勞和脆性斷裂。 當砂模密封不嚴或焊縫未對正，澆鑄時鋼水從縫隙處溢流出，在焊筋邊緣的鋼軌表面形成溢流飛邊，與鋼軌表面形成類似成疲勞裂紋，并發(fā)展成橫向斷裂，如圖29(a)所示。鋼水的流失，補縮量的不足，還可能導致在接頭最后的冷卻凝固部位出現(xiàn)收縮孔、疏松或夾渣等缺陷，造成鋼軌的低周疲勞斷裂，如圖29(b)所示。 當焊劑成分異常有可能導致在焊縫區(qū)域出現(xiàn)粗大塊狀鐵素體或在焊縫全斷面出現(xiàn)馬氏體等異常組織，導致鋼軌從內(nèi)部產(chǎn)生疲勞裂紋，如圖2 9(c)所示，或發(fā)生脆性斷裂，如圖29(d)所示。 鋁熱焊縫處鑄造組織在高溫狀態(tài)下及凝固前，受拉應力作用在晶界萌生裂紋并沿晶界或穿晶擴展形成裂紋。熱裂紋處組織具

9、有粗晶特征，通常位于焊縫尺寸較大的焊筋中部，沿橫向方向擴展，斷口有發(fā)藍的氧化色或溫度色，如圖29(e)所示。 鋁熱焊接過程中，鋼軌端面預熱溫度不夠或鋼水的溫度偏低時，待焊鋼軌端面沒有完全被熔化，未能實現(xiàn)熔化結(jié)合，造成未焊合缺陷，如圖29(f)所示。 (二)鋼軌傷損處理 1傷損復核 工務段接到探傷車探傷報告后3日內(nèi)應完成對傷損的復核，并將復核結(jié)果報鐵路局工務處和鋼軌探傷車。 工務段應對探傷車探測結(jié)果和注意觀察處所認真復核，對復核確認的傷損信息進行保存，保存時間不少于2年，以備核查。 2鋼軌綜合修理 (1)為預防和整治鋼軌病害，改善輪軌匹配關(guān)系，延長鋼軌使用壽命，應做好鋼軌修理工作。 (2)當鋼軌

10、出現(xiàn)如表2 15所列表面輕傷及其他表面?zhèn)麚p時，應及時進行修復，或采用無損加固處理。 一 (3)當發(fā)現(xiàn)鋼軌內(nèi)部輕傷有發(fā)展時，應采用無損加固處理。 (4)傷損加固時，應盡量使傷損部位處于夾板中部，嚴禁夾板與焊筋接觸。 (5)鋼軌鉆孔位置應在螺栓孔中心線上，且必須倒棱。兩螺栓孔凈距不得小于大孔徑的兩倍。其他專業(yè)需在鋼軌上鉆孔或加裝設備時，必須經(jīng)鐵路局工務處同意并委托工務部門施工。 (6)嚴禁焊補鋼軌，嚴禁使用火焰切割鋼軌或燒孔，嚴禁使用剁子和其他工具強行截斷鋼軌及沖孔，嚴禁錘擊軌底。 3鋼軌重傷處理 發(fā)現(xiàn)鋼軌重傷時，應立即進行處理。 (1)對鋼軌核傷和焊縫重傷可加固處理，并在適宜溫度及時進行永久處理

11、；在實施永久處理前應加強檢查，發(fā)現(xiàn)傷損發(fā)展時，應按照鋼軌折斷及時進行緊急處理、臨時處理或永久處理。 (2)對垂直裂紋和可能引起軌頭揭蓋的重傷，應按照鋼軌折斷進行緊急處理、臨時處理或永久處理。 (3)對其他重傷可采取修理或焊復方法處理，處理前可根據(jù)現(xiàn)場實際情況采取限速措施。 4鋼軌折斷處理 發(fā)現(xiàn)鋼軌折斷時應立即封鎖線路，并根據(jù)現(xiàn)場情況分別采取緊急處理、臨時處理或永久處理。 (1)緊急處理 當斷縫不大于30 mm時，可在斷縫處上夾板或臌包夾板，用急救器加固，擰緊斷縫前后各50 m范圍內(nèi)的扣件，并派專人看守，按不超過45 kmh速度放行列車，且鄰線限速不超過160 kmh。 緊急處理后，應在斷縫兩側(cè)

12、軌頭非工作邊做出標記(標記間距一般為26 m)，并準確丈量兩標記間距離和軌頭非工作邊一側(cè)斷縫值，做好記錄。 (2)臨時處理 ；、 當鋼軌折斷嚴重、斷縫超過30 mm或緊急處理后不能及時進行永久處理時，應切除傷損部分，在兩鋸口問插入長度不短于6 m的同型鋼軌，軌端鉆孔，安裝接頭夾板，用109級螺栓擰緊，擰緊短軌前后各50 m范圍內(nèi)的扣件，按不大于160 kmh速度放行列車。 臨時處理前，應在斷縫兩側(cè)軌頭非工作邊做出標記(標記間距一般為26 m)、，并準確丈量兩標記間的距離和軌頭非工作邊一側(cè)斷縫值，做好記錄。 (3)永久處理 對緊急處理或臨時處理處所，宜于當日天窗內(nèi)采用原位焊復或插入短軌焊復處理。進行焊復處理時，應保持無縫線路鎖定軌溫不變。作業(yè)軌溫宜低于實際鎖定軌溫O20。當采用插入短軌焊復時，短軌長度不得小于20 m。 (4)鋼軌焊接 鋼軌焊接應按照鋼軌焊接(TBT1632)執(zhí)行，并滿足下列要求： 焊接宜采用具有拉伸、保壓功能的焊接設備。 焊接作業(yè)軌溫應不低于5，且應避免大風和雨雪等不良天氣。必須在不良天氣進行焊軌作業(yè)時，應采取相應措施，并使環(huán)境溫度高于5推凸后應采用石棉或其他材料覆蓋直至軌溫降至300以下。 鋼軌焊接后應對焊縫進行探傷檢查。 焊接作業(yè)結(jié)束后，應測量原標記間距離，計算焊接