从钢轨断裂情况谈无缝线路焊轨应注意的问题

对运营的无缝线路钢轨闪光对焊焊缝附近发生的断裂现象及几起典型事例进行了分析，发现钢轨断裂的起因多是由于母材有裂纹，少数是出现在焊接过程中的电击伤部位，并就此提出了值得注意的问题。     

低温下铁路钢轨抗脆断设计方法分析

研究目的:随着青藏铁路的开通,钢轨钢材在低温下安全性能研究的重要性随之凸现出来.为了防止钢轨钢材在低温条件下发生脆性断裂,提出一种实用的钢轨钢材低温下防断设计方法具有重要的现实意义.研究结论:钢轨钢材在低温下属于较为典型的脆性断裂,低温防断设计方法是以试验测量得到的平面应变断裂韧度KIC作为安全分析判据;从工程实际出发,进行低温下钢轨的抗断设计,得出钢轨常见裂纹的容许裂纹上限值aC,为钢轨的伤损检测提供了依据.     

钢轨铝热焊接头横向断裂分析

通过宏、微观检查,分析了钢轨铝热焊接头断裂失效的原因。结果表明,钢轨铝热焊接头断裂的主要原因是由于铝热反应不充分,在轨腰焊筋表层和次表层产生粗大的含有氧化铝、珠光体和马氏体的夹渣类型焊接缺陷,导致铝热焊头使用初期在夹渣类型缺陷处形成裂纹源进而发生横向断裂。轨腰焊肉处存在的沿晶界分布的马氏体组织,加剧了钢轨的脆性断裂过程。     

钢轨踏面斜裂纹伤损原因及对策的研究

广深准高速铁路全长139km。对准高速区段和非准高速区段曲线上钢轨进行探伤检查,发现在44个曲线,37km长的范围内存在踏面斜裂纹,斜裂纹主要发生在上下行上股钢轨,斜裂纹呈成段、非连续、跳跃式分布。踏面斜裂纹及断口的宏观形貌和理化检验与分析表明,踏面斜裂纹伤损属于滚动接触疲劳裂纹伤损类型。研究认为:钢轨性能、线路状况、车辆性能及运行速度、车轮踏面形状等是产生斜裂纹的主要原因。提高钢轨的接触疲劳强度,在曲线上使用微合金淬火钢轨,研究和改善轮轨接触方式,加强轨道的养护维修,合理地进行预防性打磨和校正性打磨是解决钢轨踏面斜裂纹伤损的主要措施。     

大秦铁路重车线U78CrV钢轨锈蚀断裂原因分析

针对大秦铁路重车线U78CrV钢轨锈蚀断裂的问题,分析了钢轨锈蚀的原因,然后对不同材质钢轨的耐蚀及抗断裂性能进行试验研究,对钢轨断裂原因进行了探讨。试验结果表明:隧道漏水会导致局部钢轨轨底锈蚀;冬季使用含有Cl-的防冻液则会加剧钢轨的锈蚀;曾出现过断轨的U78CrV钢轨和其他材质钢轨相比有着相对较差的耐应力腐蚀性能及抗断裂性能;钢轨轨底在环境因素的影响下发生锈蚀并形成锈蚀坑,在钢轨内部拉应力(温度应力及残余应力)以及大轴重列车通过钢轨时产生的动弯曲应力的作用下,轨底锈蚀坑会成为应力集中点而形成裂纹源,当钢轨材质抗断裂性能不足时裂纹扩展较快,最终导致断裂。     

轨道型门式起重机钢轨断裂现象分析

针对某轨道型龙门起重机钢轨多段发生断裂现象,对钢轨及起重机工作状况进行现场调查,发现腹板螺栓连接孔制作工艺、承轨面基础、轨缝处理等不规范。其中,钢轨腹板上的超大气割孔不仅降低钢轨连接处强度,而且气割孔凸凹不平的内孔壁也很容易因应力集中而产生裂纹,裂纹扩展致使钢轨断裂,这是钢轨断裂的主要原因。此外,承轨面凹凸不平、底部垫板缺失和垫板材料不统一,也会导致钢轨承载能力减弱。螺栓连接孔采用钻孔加工、按标准改造起重机轨道及基础,起重机钢轨再未发生断轨现象。     

预防性钢轨打磨的主要效果

尽管轨道机构及其部件和轨道养护设备都得到了显著的改进．还是出现了一些新情况，尤其是钢轨。例如，现有钢轨磨耗减少但并不能完全避免轮／轨踏面裂纹的形成。用超声波探测新近形成的”压溃（squat）”损伤的效果还有限。压溃，也叫”黑斑”．是在同时运行快速列车（160～200km／h）和重载低速列车的轨道区段．钢轨走行表面显现的进行性裂纹。在其最后阶段．发展成为将最终导致钢轨断裂的横向裂纹。[第一段]     

钢轨横向脆性断裂失效分析

某线路长钢轨发生横向断裂,经对钢轨断口的宏观、微观检验分析,找出了钢轨发生横向断裂失效的原因,此种失效原因在接触焊焊接钢轨失效分析案例中属首次发现。     

钢轨闪光焊焊缝断裂原因分析

某运营线路一钢轨闪光焊焊缝发生全断面断裂,通过宏观、微观形貌观察,微区成分分析,金相组织、化学成分及低倍检验,分析钢轨闪光焊焊缝的断裂性质及断裂原因。分析结果表明:钢轨焊缝断裂性质为折叠裂纹导致的横向脆性断裂,在钢轨焊缝区域轨腰和轨底之间过渡圆弧部位的焊接推凸飞边根部形成的类似折叠裂纹缺陷导致疲劳裂纹的萌生,进而发展为横向脆性断裂。建议钢轨闪光焊焊接时尽量减小焊接推凸区厚度并避免在焊接推凸飞边根部形成类似折叠裂纹缺陷,防止焊缝发生横向脆性断裂。     

弯矩作用下钢轨疲劳裂纹扩展行为研究

研究目的：车辆在运行过程中受到多种载荷的相互作用。在多种因素作用下，如车轮本身有不圆度；车辆在通过曲线段、轨缝、岔道时对钢轨产生冲击，不可避免车轮会对钢轨产生法向载荷，从而使得弯矩对疲劳裂纹的萌生和扩展产生影响。为研究弯矩对不同材料钢轨疲劳性能的影响，本文在NENE-2型微动实验机上，对U71Mn、PD32种材料钢轨在弯矩作用下的疲劳裂纹扩展性能进行试验研究，据此提出减缓钢轨疲劳损伤的措施。研究结果：分析研究和试验表明，疲劳裂纹从应力集中点首先开始萌生，其中主剪切应力占有重要影响；静载作用时裂纹扩展方向会发生大角度改向，而动态加载过程中疲劳裂纹扩展方向稳定；相同加载速率条件下，PD3钢轨疲劳裂纹较U71Mn钢轨更易萌生与扩展。为了防止和减缓钢轨的疲劳损伤，应根据线路的类型和钢轨的实际工作环境选择适合材料的钢轨，货运重载线路，选择较高机械强度的PD3钢轨；高速线路，选择U71Mn钢轨．     

钢轨中马氏体组织的产生原因及其危害

钢轨中马氏体组织属于高碳马氏体组织，其基本特性是硬而脆且具有较大的裂纹敏感性，是造成钢轨突发性脆断的主要原因之一。分析了钢轨在加工、运输、焊接及使用过程中马氏体产生的原因及危害，提出了避免马氏体产生的措施。     

U71 Mn 50 kg·m-1普通碳素钢钢轨疲劳裂纹扩展速率试验研究

根据室内对U71Mn50kg·m-1普通碳素钢钢轨按三点弯曲标准进行的试验,测定该钢轨的疲劳裂纹扩展速率,即裂纹扩展深度a及其对应的循环次数N值。利用中值法求得裂纹扩展深度对循环次数的微分值。根据断裂理论求得相应的裂纹前沿应力强度因子幅度ΔK。根据Paris公式,对以上两值取自然对数进行线性回归分析,确定该公式中U71Mn50kg·m-1普通碳素钢钢轨疲劳裂纹扩展速率的两个材料常数C为3 8771×10-12,m为3 6343。     

低温下铁道钢轨钢材冲击韧性与断裂韧性的关系分析

依据钢轨钢材系列低温冲击试验和断裂韧性试验的结果,参照目前已有的钢材冲击韧性与断裂韧性之间的关系,对钢轨钢材冲击功AK与其断裂韧度KIC之间的关系进行回归分析,得到了AK与KIC之间的关系式.根据弹塑性断裂力学理论,推导出了钢轨钢材冲击功AK与裂纹尖端张开位移CTOD临界值δC和J积分临界值JIC之间的关系式,为通过简单经济的冲击试验来预测钢轨钢材的断裂韧性提供了一种方法.     

南京地铁钢轨掉块病害分析与防治

通过对南京地铁2号线曲线地段钢轨顶面掉块的观测研究,发现掉块发生在无减振措施的小半径曲线上股内侧,掉块是由于钢轨顶面疲劳伤损形成裂纹并发展而成。经分析认为:钢轨顶面掉块与曲线上股钢轨受力、线路轨底坡、轨道的弹性以及列车的驾驶模式有关。预防和减缓钢轨顶面掉块病害应从轨道设计、施工及后期运营维护三方面进行考虑。     

BNbRe钢轨轨腰裂纹形成原因的检验分析

某线路新铺设BNbRe钢轨探伤时发现有轨腰裂纹,通过对裂纹形态、断口的宏观形貌、金相组织、化学成分、力学性能和硬度等进行检验分析,结合现场调查,得出BNbRe钢轨轨腰裂纹起源于轨腰表面热轧标记处且与钢轨轧制和校直等工艺相关。     

60N U71MnG钢轨轨头裂纹成因分析

对线路探伤检查发现的60N U71MnG重伤钢轨进行磁粉检测复核，在钢轨轨头工作边侧表面发现了裂纹。为查明裂纹产生的原因，人工压断裂纹钢轨并取样，对裂纹处断口进行宏观形貌观察、扫描电镜观察及能谱分析，以获得裂纹断口的形貌特征和伤损特点；对试样进行显微组织观察和维氏硬度检验，以分析裂纹的成因和机理，并在考虑温度拉应力和列车动弯应力作用下，对钢轨受力及裂纹萌生机理进行仿真分析。结果表明：钢轨轨头工作边侧表面裂纹为冷态下形成的外伤，裂纹及其附近部位曾受到过剧烈摩擦产生高温并发生相变产生了马氏体组织；当轨温为-33℃时，在温度拉应力和列车产生的动弯应力的共同作用下，白层马氏体表面中心偏下位置的拉应力为417.6 MPa，裂纹易从钢轨表面中心萌生，其尖端应力强度因子KI为28.9 MPa·mm1/2，高于钢轨断裂韧性KIC的最小单值，因此钢轨在经历很短的循环载荷周次后便从白层马氏体处发生裂纹失稳扩展。     

淬火钢轨的伤损与失效分析

本文在普碳钢轨伤损分析的基础上，根据淬火钢轨伤损实例的检验结果，综述了淬 轨的伤损特点。为分析和预测淬火钢轨的伤损特点及其原因，简要分析了电感应加热欠速淬火、整体加热油淬火、轧制余热控制冷却等三种钢轨淬火工艺及其性能和质量方面的差异，提出了改进淬火钢轨质量的分析意见。分析讨论了减少轮轨接触疲劳伤损、螺栓孔裂纹、轨底疲劳裂纹的改进措施，并论述了进行淬火钢轨伤损统计分析的目的和意义。     

钢轨闪光焊焊接接头轨面横向裂纹成因分析

针对秦沈线17处钢轨闪光焊焊接接头轨面产生的横向裂纹,通过在伤损部位取样,分别进行洛氏硬度、金相组织和显微硬度等试验,结合焊轨生产的实际,分析裂纹形成原因。认为所检闪光焊焊接接头的裂纹起源于钢轨表面的白亮层马氏体组织,并在外力作用下扩展进入正常的珠光体组织区域,裂纹深度达到5mm。研究钢轨精磨方式与焊缝凸起之间的关系,得出:对矫直后具有明显焊缝凸起的焊接接头进行精磨时有可能因打磨中进刀量过大,引起钢轨局部机械热损伤,造成局部金属的急速高温和急速冷却,形成高硬度的脆性白亮层马氏体组织,是导致焊接接头轨面产生裂纹的根本原因。建议进一步研究钢轨焊接生产打磨工艺规范以及客运专线铁路钢轨的预打磨规范,避免钢轨及焊接接头出现马氏体组织。     

铁道车辆低速通过曲线时的钢轨打磨与爬轨关系的研究

探讨了打磨曲线外轨轨肩部位对车辆低速运行发生爬轨的影响。车辆曲线通过模拟结果表明,曲线半径和打磨范围是影响去除钢轨粗糙裂纹的2个重要因素,去除钢轨粗糙裂纹对提高轨道安全性和降低维修费用有益。     

国产PD3钢轨与进口钢轨材质性能的对比研究

按照"时速200km客运专线60kg·m-1钢轨暂行技术条件"的要求,UIC900A、攀钢PD3及鞍钢PD3的钢轨材质性能进行对比研究。结果表明,三种钢轨的化学成分,H,O含量,非金属夹杂物,低倍及显微组织、断裂韧性、裂纹扩展速率、拉压疲劳以及轨底残余应力均符合"暂行技术条件"的要求。力学性能指标超过规定值,鞍钢、攀钢产PD3轨的KIC基本相当,而UIC900A钢轨的低温KIC稍高于国产PD3钢轨;PD3轨钢的拉压疲劳极限比UIC900A高出约5%;攀钢PD3钢轨轨底残余应力较鞍钢PD3钢轨略高,而UIC900A钢轨最低。另外,进口钢轨的脱碳层深度较浅,攀钢钢轨脱碳层较为稳定,而鞍钢钢轨脱碳层有的炉次超过了"暂行技术条件"的规定。