鋼軌傷損及防治措施

1、鋼軌傷損及防治措施摘要：鋼軌是鐵路軌道的重要部件，它直接承受車輪的荷載和沖擊，尤其在復(fù) 雜的運營條件下，由于機車車輛對鋼軌的動力作用，自然環(huán)境和鋼軌本身質(zhì)量等 原因，鋼軌的傷損是不可避免的。鋼軌的傷損是軌道上存在的一個大問題，直接 影響行車安全，因此我們對鋼軌的傷損要充分認識，并做出切實可行的防治措施， 合理使用鋼軌以便延長鋼軌的使用壽命，確保行車安全。關(guān)鍵詞：鋼軌傷損；防治措施；合理使用一、概述鋼軌傷損是指鋼軌在使用過程中發(fā)生裂紋、折斷、磨耗及其他影響和限制鋼 軌使用性能的病害。在復(fù)雜的運營條件下，鋼軌的傷損是不可避免的。傷損的原 因很復(fù)雜，既有鋼軌生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的缺陷，又有運輸、鋪設(shè)、和使

2、用過程中出 現(xiàn)的問題。鋼軌傷損是軌道上存在的一個大問題，它直接影響行車安全。掌握鋼軌傷損 發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律、加強鋼軌的使用管理、延長鋼軌的使用壽命、確保行車安全， 具有重要意義。二、鋼軌傷損的主要特征隨著鋼軌等級及軌下基礎(chǔ)剛度的增加，軌頭接觸疲勞傷損上升為鋼軌實效的 主要機理。通常鋼軌傷損還與線路的類型有關(guān)，如無縫線路軌頭核傷比例較高， 普通軌道上軌端螺孔開裂較多，小半徑曲線外軌側(cè)磨較嚴重等。隨著重載鐵路的發(fā)展，鋼軌損傷類型發(fā)生了一些新的變化。重載鐵路通常采 用內(nèi)燃、電力機車牽引，由于這類機車輪徑較小，輪軌接觸應(yīng)力大，遠超過鋼軌 的允許值，成了鋼軌傷損的主要原因。且由于它們起動加速大，經(jīng)常因空

3、轉(zhuǎn)擦上 鋼軌，同時因其懸掛結(jié)構(gòu)剛度大，還是鋼軌垂直磨損加劇。三、軌頭核傷軌頭核傷是最危險的一種傷損形式，會在列車作用下突然斷裂，嚴重影響行 車安全。核傷形成的主要原因鋼軌的材質(zhì)不良，鋼軌中存在氣孔、夾雜。軋軌質(zhì)量不良，鋼軌內(nèi)部軋軌過程產(chǎn)生缺陷。線路養(yǎng)護質(zhì)量。線路的行車速度、軸重、運量等。防止和減緩核傷的產(chǎn)生和發(fā)展的主要措施如下：提高鋼軌質(zhì)量，以防制鋼軌中存在核傷源。改善線路質(zhì)量，提高彈性和平順性，從而減少動荷載對軌道的沖擊。提高軋軌質(zhì)量，減少鋼軌的質(zhì)量缺陷。利用大型超聲探傷列車或小型鋼軌探傷車對鋼軌進行探傷，以早發(fā)現(xiàn)核傷， 及時治理。四、鋼軌磨耗直線及大半徑曲線線路換軌的主要控制因素是核傷，而

4、在小半徑曲線換軌則 主要是因為鋼軌的磨耗。鋼軌磨耗主要有側(cè)面磨耗(包括直線上兩股鋼軌交替不 均勻側(cè)磨)、垂直磨耗、鞍形磨耗、和波浪形磨耗等。鞍形磨耗是指鋼軌接頭處，由于軌端淬火后硬度提高而其交界處軌頂面硬度較低，在列車沖擊荷載下造成淬火表面交界處產(chǎn)生坑洼，而淬火端幾乎沒有磨耗， 形成了馬鞍形狀的頂面，鞍形磨耗可以通過焊補而修復(fù)。垂直磨耗是指鋼軌軌面高度上的磨耗。垂直磨耗在一般情況下是正常的，但 磨耗量會隨著通過量的增加而增大。在曲線上，垂直磨耗是由于超高設(shè)置不合理 而引起的，里軌垂直磨耗表現(xiàn)為軌頭壓潰、軌頭壓偏、寬度增加，可以通過適當(dāng) 調(diào)整軌道幾何尺寸來解決。側(cè)面磨耗鋼軌側(cè)面磨耗是指鋼軌作用邊

5、的磨耗，它屬于塑性變形磨損、粘著磨損和疲 勞傷損的綜合機理，最終形態(tài)猶如切削。側(cè)磨主要發(fā)生在小半徑曲線的外股鋼軌 作用邊上，它是小半徑曲線上鋼軌報廢的主要原因之一，在許多小半徑曲線上， 鋼軌的使用壽命只有半年左右。波形磨耗波形磨耗是指軌頂出現(xiàn)波浪狀的不均勻磨耗，實質(zhì)上是波浪壓潰。波形磨 耗按波長不同可分為兩類：一類為波紋磨耗，其波長為3080mm，多發(fā)生在大 半徑曲線上，甚至是直線上；另一類為波浪磨耗，波長為80600mm，甚至長達 2m左右，多發(fā)生在小半徑曲線上。在我國貨運為主的石太線上，波浪形磨耗十 分嚴重。產(chǎn)生波形磨耗的主要原因是：鋼軌頂面的初始平整狀態(tài)。鋼軌的材質(zhì)。輪軌的接觸關(guān)系。線路

6、的養(yǎng)護質(zhì)量。預(yù)防波形磨耗的措施是：及時打磨產(chǎn)生波形磨耗的鋼軌。改善鋼軌頂面的初始狀態(tài)，對新鋪設(shè)的鋼軌進行預(yù)打磨，是鋼軌有一個良 好的初始狀態(tài)，延長波形磨耗出現(xiàn)的時間。提高線路的養(yǎng)護質(zhì)量，減少輪軌作用力。解決波磨問題，至今還沒有有效的方法，主要靠機械打磨。五、鋼軌接觸疲勞傷損由于軸載、列車運行速度及運量不斷提高，軌頭接觸疲勞傷損增多，不僅成 為直線鋼軌而且也是大半徑曲線鋼軌實效的主要原因。軌頭工作邊上圓角附近的主要是由以下因素引起：由夾雜物或接觸剪應(yīng)力引起縱向疲勞裂紋而導(dǎo)致剝離。導(dǎo)向輪在曲線外軌引起剪應(yīng)力交變循環(huán)促使外軌軌頭疲勞，導(dǎo)致剝離。車輪及軌道維修不良加速剝離的發(fā)展。通常剝離會造成缺口區(qū)的

7、應(yīng)力集中 并影響行車的平順性，增大動力沖擊作用，又促使缺口區(qū)域裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展。缺口區(qū)的存在，還會阻礙金屬塑性變形的發(fā)展，使鋼軌塑性指標降低。減緩鋼軌接觸疲勞傷損的措施有：凈化軌鋼，控制雜物的形態(tài)。采用淬火鋼軌，發(fā)展優(yōu)質(zhì)重軌，改進軌鋼力學(xué)性質(zhì)。改革舊軌再用制度，合理使用鋼軌。鋼軌打磨；按軌鋼材質(zhì)分類鋪軌等。六、螺栓孔裂紋鋼軌端部軌腰鉆孔后，強度削弱，螺栓孔周圍產(chǎn)生較高的局部應(yīng)力，在列車沖擊荷載作用下，螺栓孔裂紋開始產(chǎn)生和發(fā)展，并出現(xiàn)疲勞傷損。產(chǎn)生螺栓孔裂紋的主要原因是：鉆孔質(zhì)量不良，鉆孔周邊不光滑。養(yǎng)護方法不當(dāng)，造成線路彈性不良；因基礎(chǔ)彈性不夠而在接頭處產(chǎn)生很大 的瞬時沖擊力(一般稱為pl力)

8、，以及鋼軌長度中部(又稱為大腰處)的所有 低頻準靜態(tài)力(稱為pl力)等。道床板結(jié)、軌端低塌，高低，左右錯牙及線路不良狀態(tài)，加劇裂紋的發(fā)展。未及時整治鋼軌接頭病害，加大了輪軌之間的作用力等。主要的防治措施：加強接頭養(yǎng)護，防止接頭產(chǎn)生錯牙、鞍形磨、低塌及道床板結(jié)，減小接頭 處的輪廓作用力。螺栓孔周邊倒棱，防止周邊應(yīng)力集中，延長裂紋萌生期。增加接頭彈性，在接頭處鋪設(shè)枕下大膠墊或在枕上鋪設(shè)高彈性膠墊等來減 少沖擊力。也曾做過其他試驗，如加大第一螺栓孔至軌端的距離，減少螺栓孔直 徑，可以減少螺栓孔應(yīng)力的30%。采用無縫線路，取消鋼軌接頭，可以從根本上消除軌腰螺栓孔裂紋。由上可見，造成鋼軌傷損的原因很復(fù)雜

9、，防止對策也應(yīng)綜合進行七、鋼軌打磨對鋼軌進行現(xiàn)場打磨始于本世紀50年代，最初用于整治波形磨耗，現(xiàn)已發(fā)展 成為一種多功能的現(xiàn)代化養(yǎng)路技術(shù)。打磨的重點已從鋼軌修理轉(zhuǎn)身鋼軌保養(yǎng)。鋼 軌的定期打磨，可以消除和延緩波磨、消除鋼軌表面的接觸疲勞層防止剝離掉塊、 對斷面打磨還可改善輪軌接觸條件，降低接觸應(yīng)力。根據(jù)鋼軌打磨的目的及磨削 量，鋼軌打磨可分為三類：修理性打磨。主要用來消除鋼軌的波浪形磨耗、車輪擦傷、軌裂紋以及接 頭的馬鞍形磨耗，鋼軌的一次磨削量較大，打磨周期長。但是這種打磨方式并不 能消除引起波磨、鋼軌剝離及掉塊的潛在的接觸疲勞裂紋，在以后列車通過時， 這些裂紋還將繼續(xù)擴展。預(yù)防性打磨。預(yù)防性打磨是在裂紋開始擴展前將這此裂紋萌生區(qū)打掉，近 來已發(fā)展成為控制鋼軌接觸疲勞的技術(shù)。它力圖控制鋼軌表面接觸疲勞