第二節(jié)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 kg m 無螺栓孔新鋼軌；其他站線宜鋪設(shè) 50 kg m 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 880 IPa 熱軋鋼軌； 200 km h250 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、

2、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(yīng)采用符合相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的 100 m 定尺軌，短尺軌長度為 95 m、96 m、97 ITI 和 99 ITI 四種。；，'2鋼軌斷面尺寸60 kg m 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 2 10）2鋼軌拉伸性能和硬度2一 11的規(guī)定。鋼軌的抗拉強(qiáng)度和伸長率及軌頭頂面中心線上的表面硬度值應(yīng)符合表四、鋼軌標(biāo)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(biāo)志

3、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 代表制造年 （軋制年度末兩位 ）、月 （如 04 代鋼廠代碼生產(chǎn)年份爐號(hào)連鑄60 kg m）鋼軌鋼牌號(hào) （如 u75vG、 u7lMnG） 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： 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

4、折斷三類。1鋼軌輕傷和重傷評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如表2 12、表 2 13、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；(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 km h。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

5、；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)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（ 又稱“魚鱗狀裂紋” ）、核傷、（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 焊縫內(nèi)部缺陷等。1渡浪形磨耗波浪形磨耗 （圖 2 4）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

6、， 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密集 分布的表面裂紋，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 2 6），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

7、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 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(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)

8、 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2 9(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

9、裂，如圖 2 9(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， 穿晶擴(kuò)展形成裂紋。 熱裂紋處組織具有粗晶特征， 向 方向擴(kuò)展，斷口有發(fā)藍(lán)的氧化色或溫度色，如圖鋁熱焊接過程中， 鋼軌端面預(yù)熱溫度不夠或鋼水的溫度偏低時(shí)， 被 熔化，未能實(shí)現(xiàn)熔化結(jié)合，造成未焊合缺陷，如圖2 9(f)所示。受拉應(yīng)力作用在晶界萌生裂紋并沿晶界或 通常位于焊縫尺寸較大的焊筋中部， 沿橫2 9(e)所示。待焊鋼軌端面沒有完全(二)鋼軌傷

10、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，延長鋼軌使用壽命，應(yīng)做好鋼軌修理 工作。(2) 當(dāng)鋼軌出現(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

11、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)?鋼 軌及沖孔，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；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

12、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 km h 速度放行列車，且鄰線限速不超過160 km h。緊急處理后， 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 兩標(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)

13、，應(yīng)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10 9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 兩標(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 O 20。當(dāng)采 用插入短軌焊復(fù)時(shí)，短軌長度不得小于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