鋼軌基本知識(shí)

1、第二節(jié) 鋼軌基本知識(shí) 一、鋼軌使用規(guī)定 高速鐵路正線、到發(fā)線應(yīng)采用60 kgm無螺栓孔新鋼軌；其他站線宜鋪設(shè)50 kgm鋼軌。200 kmh及以上高速客運(yùn)鐵路應(yīng)選用u71MnG、強(qiáng)度等級(jí)為880IPa熱軋鋼軌；200 kmh250 kmh高速客貨混運(yùn)鐵路應(yīng)選用U75VG、強(qiáng)度等級(jí)為980 MPa熱軋鋼軌。其中，U代表鋼軌鋼，71、75代表化學(xué)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(yīng)具備安全使用性能好、幾何尺寸精度高、平直度好的特點(diǎn)，同時(shí)要求鋼軌的實(shí)物質(zhì)量達(dá)到高純凈、高平直、高精度、長(zhǎng)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(zhǎng)度及斷面尺寸 1鋼軌長(zhǎng)度 高速鐵路正線應(yīng)采用符合相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的100 m定尺軌，短尺軌長(zhǎng)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(jì)算數(shù)據(jù)60 kgm鋼軌計(jì)算數(shù)據(jù)，如表29所示。三、鋼軌材質(zhì)1鋼軌的化學(xué)成分(表210)2鋼軌拉伸性能和硬度鋼軌的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率及軌頭頂面中心線上的表面硬度值應(yīng)符合表2一11的規(guī)定。四、鋼軌標(biāo)志我國(guó)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(biāo)志如圖2 2所示。 鋼軌標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在鋼軌軌腰部位需要采用兩種標(biāo)記，即軋制標(biāo)志和熱壓印標(biāo)志，同時(shí)還規(guī)定了其他

3、標(biāo)識(shí)，如在軌端刷漆以及粘貼標(biāo)簽。 1凸出標(biāo)志 鋼軌一側(cè)軌腰上軋制的凸出標(biāo)志順序：生產(chǎn)廠標(biāo)志鋼軌軌型(如60代表60 kgm)鋼軌鋼牌號(hào)(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(biāo)志 鋼軌另一側(cè)的軌腰上熱壓印凹人標(biāo)志的順序：鋼廠代碼生產(chǎn)年份爐號(hào)連鑄流號(hào)連鑄坯號(hào)鋼軌順序號(hào)班別號(hào)。 各個(gè)鋼廠的熱壓印標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如表2 12、表213、表2=二4所示。2鋼軌折斷標(biāo)準(zhǔn)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(gè)軌頭截面；(3)裂紋貫通整個(gè)軌底截面；(4)鋼軌頂面上有長(zhǎng)度大于30 mm且深度大于5 mm的掉塊。線路上臨時(shí)插入的短軌，長(zhǎng)度不得短于6m，不得連續(xù)插入，且必須盡快恢復(fù)。臨時(shí)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(duì)于導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)工作邊)測(cè)量；對(duì)于尖 軌、心軌、叉跟尖軌機(jī)加工區(qū)段，垂直磨耗自軌頭最高點(diǎn)測(cè)量。 側(cè)面磨耗在鋼軌踏面(按標(biāo)準(zhǔn)斷面)下16 mm處測(cè)量。 磨耗影響轉(zhuǎn)換設(shè)備安裝時(shí)，按重傷處理。 基本軌、翼軌、尖軌、心軌磨耗會(huì)

5、影響密貼及軌件高差，磨耗的輕重傷標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)較區(qū)問鋼軌嚴(yán)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(zhǎng)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(zhǎng)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(yīng)力作用下形成的沿鋼軌全長(zhǎng)密集分

6、布的表面裂紋，通常稱為“魚鱗狀裂紋”。裂紋的擴(kuò)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(shí)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(yùn)行載荷作用下形成和擴(kuò)展的疲勞裂紋或脆性裂紋。在內(nèi)部裂紋未擴(kuò)展到鋼軌表面時(shí)，鋼軌斷裂的斷口具有金屬光澤，一般現(xiàn)場(chǎng)稱之為“白核”。當(dāng)內(nèi)部裂紋已擴(kuò)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(chǎng)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?；野邐A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(shí)，對(duì)接焊口金屬在高溫熔化時(shí)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(huì)形成沿熔化線方向分布的不規(guī)則形狀塊狀?yuàn)A雜物，如圖27所示。疏松缺陷是指鋼軌對(duì)接處的局部金屬高溫熔化成液態(tài)金屬，在頂鍛時(shí)沒有被擠出焊口，冷卻凝固時(shí)發(fā)生收縮，由于沒有液態(tài)金屬的補(bǔ)充，就會(huì)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(dāng)砂模密封不嚴(yán)或焊縫未對(duì)正，澆鑄時(shí)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(bǔ)縮量的不足，還可能導(dǎo)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(dāng)焊劑成分異常有可能導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)力作用在晶界萌生裂紋并沿晶界或穿晶擴(kuò)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(kuò)展，斷口有發(fā)藍(lán)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(yù)熱溫度不夠或鋼水的溫度偏低時(shí)，待焊鋼軌端面沒有完全被熔化，未能實(shí)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(fù)核 工務(wù)段接到探傷車探傷報(bào)告后3日內(nèi)應(yīng)完成對(duì)傷損的復(fù)核，并將復(fù)核結(jié)果報(bào)鐵路局工務(wù)處和鋼軌探傷車。 工務(wù)段應(yīng)對(duì)探傷車探測(cè)結(jié)果和注意觀察處所認(rèn)真復(fù)核，對(duì)復(fù)核確認(rèn)的傷損信息進(jìn)行保存，保存時(shí)間不少于2年，以備核查。 2鋼軌綜合修理 (1)為預(yù)防和整治鋼軌病害，改善輪軌匹配關(guān)系，延長(zhǎng)鋼軌使用壽命，應(yīng)做好鋼軌修理工作。 (2)當(dāng)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(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，或采用無損加固處理。 一 (3)當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼軌內(nèi)部輕傷有發(fā)展時(shí)，應(yīng)采用無損加固處理。 (4)傷損加固時(shí)，應(yīng)盡量使傷損部位處于夾板中部，嚴(yán)禁夾板與焊筋接觸。 (5)鋼軌鉆孔位置應(yīng)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(shè)備時(shí)，必須經(jīng)鐵路局工務(wù)處同意并委托工務(wù)部門施工。 (6)嚴(yán)禁焊補(bǔ)鋼軌，嚴(yán)禁使用火焰切割鋼軌或燒孔，嚴(yán)禁使用剁子和其他工具強(qiáng)行截?cái)噤撥壖皼_孔，嚴(yán)禁錘擊軌底。 3鋼軌重傷處理 發(fā)現(xiàn)鋼軌重傷時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行處理。 (1)對(duì)鋼軌核傷和焊縫重傷可加固處理，并在適宜溫度及時(shí)進(jìn)行永久處理

11、；在實(shí)施永久處理前應(yīng)加強(qiáng)檢查，發(fā)現(xiàn)傷損發(fā)展時(shí)，應(yīng)按照鋼軌折斷及時(shí)進(jìn)行緊急處理、臨時(shí)處理或永久處理。 (2)對(duì)垂直裂紋和可能引起軌頭揭蓋的重傷，應(yīng)按照鋼軌折斷進(jìn)行緊急處理、臨時(shí)處理或永久處理。 (3)對(duì)其他重傷可采取修理或焊復(fù)方法處理，處理前可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(shí)應(yīng)立即封鎖線路，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分別采取緊急處理、臨時(shí)處理或永久處理。 (1)緊急處理 當(dāng)斷縫不大于30 mm時(shí)，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(yīng)在斷縫兩側(cè)

12、軌頭非工作邊做出標(biāo)記(標(biāo)記間距一般為26 m)，并準(zhǔn)確丈量?jī)蓸?biāo)記間距離和軌頭非工作邊一側(cè)斷縫值，做好記錄。 (2)臨時(shí)處理 ；、 當(dāng)鋼軌折斷嚴(yán)重、斷縫超過30 mm或緊急處理后不能及時(shí)進(jìn)行永久處理時(shí)，應(yīng)切除傷損部分，在兩鋸口問插入長(zhǎng)度不短于6 m的同型鋼軌，軌端鉆孔，安裝接頭夾板，用109級(jí)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(shí)處理前，應(yīng)在斷縫兩側(cè)軌頭非工作邊做出標(biāo)記(標(biāo)記間距一般為26 m)、，并準(zhǔn)確丈量?jī)蓸?biāo)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(duì)緊急處理或臨時(shí)處理處所，宜于當(dāng)日天窗內(nèi)采用原位焊復(fù)或插入短軌焊復(fù)處理。進(jìn)行焊復(fù)處理時(shí)，應(yīng)保持無縫線路鎖定軌溫不變。作業(yè)軌溫宜低于實(shí)際鎖定軌溫O20。當(dāng)采用插入短軌焊復(fù)時(shí)，短軌長(zhǎng)度不得小于20 m。 (4)鋼軌焊接 鋼軌焊接應(yīng)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(shè)備。 焊接作業(yè)軌溫應(yīng)不低于5，且應(yīng)避免大風(fēng)和雨雪等不良天氣。必須在不良天氣進(jìn)行焊軌作業(yè)時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施，并使環(huán)境溫度高于5推凸后應(yīng)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(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行探傷檢查。 焊接作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)測(cè)量原標(biāo)記間距離，計(jì)算焊接