石家庄路翔铁路中等专业学校

钢轨长时间使用后表面可能出现哪些伤损

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铁路人几乎每天都和钢轨打交道,但你知道吗?其实钢轨也是很脆弱的。在运营过程中,由于轮轨作用及钢轨材质、线路条件和人员操作等原因,在钢轨轮轨接触的表面或次表面产生接触疲劳裂纹、变形、剥离、磨耗和擦伤等伤损,严重时会对铁路行车安全产生重大影响。


钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生的折断、裂纹及其他影响和限制钢轨使用性能的各种状态。伤损问题一直是铁路上一个较为突出的问题,并严重影响行车的安全。今天主要介绍钢轨表面伤损的三类形式。


01
钢轨纵向变形

(1)钢轨焊接接头不平顺

由于钢轨焊接后焊缝处轨顶面金属的强度、硬度的差异及接头原始不平顺引起的过大的轨道附加动荷载,所产生的磨耗、变形。


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(2)钢轨波浪形磨耗(周期性纵向变形)

当轮轨接触时,产生黏着和滑动交替、往而复始的过程,在这过程中表面摩擦力也出现大小交替变化,从而磨损量在此过程中也不一样,波浪磨耗也就出现了。波浪形磨耗依波长长度分为波纹(波长30-80mm)、短波波浪(波长80-300mm)、长波波浪(波长300-1000mm)。


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波纹多发生于直线线路上,短波波浪常发生在铁路的曲线下股钢轨上,长波波浪通常是由于线路上只有单一型号的车辆运行造成的。在现场,往往几种波长波浪同时出现在钢轨同一部位。


由于钢轨轧制工艺问题造成的周期性纵向变形称为波浪弯曲,波长在3000mm左右。


02
钢轨表面疲劳

根据**的赫兹理论,当两个滑动体在高应力作用下发生接触时,接触体表面或次表面会产生极高的接触剪应力。这种接触剪应力就是产生钢轨轮轨接触表面疲劳的原因。钢轨轮轨接触表面疲劳主要表现形式有:


(1)鱼裂纹

鱼鳞裂纹的发生前期不加以控制,将会出现离或掉块,甚至会发展为轨头横面上的核伤而导致断轨。


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(2)轨头肥边

轨头肥边肥边处的细裂纹可扩展为横向裂纹而断轨。


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(3)塌陷(蠕变、黑色斑点)

一种典型的接触疲劳的表现形式,发展结果是严重剥落掉块。


03
钢轨擦伤

在长大坡道、信号机前后线路上,列车爬坡、制动、启动或司机操作不当,轮轨产生剧烈的滑动摩擦,使钢轨面表层产生淬火马氏体金相组织,马氏体组织高硬度低强度的机械性能决定了它在轮轨接触应力作用下的金属破碎,产生龟裂和剥离。剥离裂纹的尖端极有可能成为疲劳源,扩展成轨头核伤。


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除了以上三种形式以外,还包括钢轨核伤,钢轨接头部位伤损,钢轨的水平、垂直、斜向裂纹,钢轨轨底裂纹,钢轨焊接接头伤损等。我国根据钢轨的伤损种类、伤损位置及伤损原因进行分类,共分为9类32种伤损,并用2位数编号,十位数表示伤损部位和状态,个位数表示造成伤损的原因。

04
钢轨伤损标准

(1)轻伤钢轨标准

1.钢轨头部磨耗超过所列限度之一者。

2.轨头下颚透锈长度不超过30mm。

3.钢轨低头(包括轨端踏面压伤和磨耗在内):容许速度超过160km/h的线路超过1mm,容许速度超过120km/h的线路超过1.5mm,其他线路超过3mm。

4.轨端、轨顶面、淬火层或焊补层有剥落掉块,其长度超过15mm,容许速度超过120km/h的线路深度超过3mm,其他线路深度超过4mm。

5.钢轨顶面擦伤,容许速度大于120km/h的线路,深度达到0.5~1.0mm,其他线路达到1~2mm,容许速度大于120km/h的线路,波浪形磨耗谷深超过0.3mm,其他线路超过0.5mm:

6.钢轨探伤人员或养路工长认为有伤损的钢轨。

(2)重伤钢轨标准

1.钢轨头部磨耗超过所列限度之一者。

2.钢轨在任何部位有裂纹(但焊接裂纹应鉴定后确定)。

3.轨头下颚透锈长度超过30mm。

4.钢轨低头(包括轨端踏面压伤和磨耗在内):容许速度超过160km/h的线路超过1.5mm,容许速度超过120km/h的线路超过2.5mm,其他线路超过3.5mm。

5.轨端、轨顶面、淬火层或焊补层有剥落掉块,容许速度超过120km/h的线路其长度超过25mm,深度超过3mm,其他线路其长度超过30mm,深度超过8mm。

6.钢轨顶面擦伤,容许速度大于120km/h的线路,深度达到1~2mm,其他线路超过2mm。

7.钢轨在任何部变形(轨头扩大、轨腰扭曲或鼓包等),经判断确认内部有暗裂。

8.钢轨锈蚀除去铁锈后,容许速度大于120km/h的线路,轨底厚度小于8mm(在轨底边缘处测量)或轨腰厚度小于14mm,其他线路轨底厚度小于5ram(在轨底边缘处测量)或轨腰厚度小于8mm。

9.钢轨探伤人员或养路工长认为有影响行车安全的其他缺陷(含黑核、白核)。


(3)焊接接头伤损标准

根据铁道行业标准BT/T1632-91《钢轨焊接接头技术条件》规定:

1.钢轨焊头不得有未焊透、过烧、裂纹、气孔、夹渣等有害缺陷。

2.钢轨焊头的断口允许有少量灰斑。单个灰斑面积不得超过10mm²。灰斑总面积不得超过20mm²。相邻两灰斑间距尺寸小于较小灰斑尺寸时,中间区域与两个灰斑合并计算面积。若有灰斑露头出现时,应将灰斑面积加倍计算。

3.气压焊焊头断口除轨底角外允许有少量光斑。暂按单个光斑**面积为8mm²,光斑个数不限,但总面积不得超过50mm²。若有光斑露头出现时,应将光斑面积加倍计算。

上述标准2、3条是在焊接试验中落锤、静弯或疲劳试件断口上允许存在的缺陷面积,在超声波探伤中,一般灵敏度条件下发现的缺陷多数大于允许存在的缺陷面积。为此,对焊缝的轨底部位探伤中如发现缺陷均判重伤。轨头、轨腰可按上述标准酌情处理。


05
发现伤损后的处置
  • 发现伤轨后应在缺陷处按规定的方法作标记。

  • 发现重伤钢轨、桥梁和隧道内发现轻伤钢轨时,应立即通知线路工区(车间)及工务段调度,工务段要立即对影响行车安全的重伤钢轨进行更换或处理,其他重伤钢轨、桥梁和隧道内发现的轻伤钢轨要在24小时内更换或处理。


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  • 对未下道重伤轨、轻伤有发展的钢轨,应进行监控,作好记录,并通知线路工区。

  • 凡发现乙炔气割或烧孔钢轨,应迅速通知线路工区立即更换。

  • 钢轨探伤车检查中发现问题,应立即通知工务段处理,检查后向有关单位通报检查结果,对大型钢轨探伤车发出的伤损信息,工务段要用探伤仪做好复核并处理。


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