钢轨焊前轨端轨腰裂纹造成焊接接头伤损的研究

通过对多起焊接接头伤损典型案例的分析研究,综合描述几种轨腰裂纹的断裂形态以及裂纹源区的断口宏观形貌、金相组织等典型特征,确定在焊接前轨端存在轨腰裂纹是导致接触焊焊接接头形成轨腰纵向、斜向裂纹和横向断裂的主要原因,并分析讨论了轨端、轨腰裂纹产生的原因。     

RD2轴卸荷槽部位腐蚀疲劳裂纹的失效分析

在现场调研的基础上,对典型失效样品进行失效分析。常规检验和对表面腐蚀坑、裂纹的宏微观分析表明,裂纹从腐蚀坑处萌生,沿着大体垂直于表面的方向向内穿晶扩展;扫描电镜能谱分析表明,腐蚀坑内的产物主要含Fe,Mn,Si,S等;X射线光电子谱分析得出,表面腐蚀产物主要有:Fe2O3,FeCl2,FeSO4,NH3,Si3N4等。由此综合分析推断,介质中主要含有H2O,Cl-,SO2-4等。结合卸荷槽部位的结构特点及受力情况,得出结论:引起RD2轴卸荷槽部位腐蚀疲劳裂纹的主要原因为大气腐蚀。为制定有效预防措施提供了可靠依据,对确保行车安全有重要意义。     

钢轨螺栓孔冷扩张对疲劳寿命的影响

建立了基于钢轨螺栓孔残余应力分布规律的局部应变，并考虑残余应力衰减的疲劳裂纹萌生寿命预测模型。分析了冷扩张对疲劳裂纹尖端应力强度因子分布的影响。结果实验探讨了冷扩张过程对钢轨螺栓孔疲劳寿命的影响方式和效果。结果表明，冷扩张过程所引入的切向残余压应力能保持足够的强度，以对钢轨螺栓孔到显著的防裂和止裂作用。     

灰斑夹杂引起的钢轨闪光焊接头伤损研究

闪光焊接头焊缝处存在灰斑夹杂缺陷将导致轨头内部形成疲劳裂纹进而发生横向疲劳断裂。研究灰斑夹杂、焊缝断口对灰斑缺陷的质量要求以及二者之间的相互区别；提出灰斑是宏观断口形态的检验，灰斑断口可能存在灰斑夹杂，也可能不存在灰斑夹杂；根据钢轨闪光焊接头断轨案例检验结果，论述灰斑夹杂的伤损状态和伤损特点。     

钢轨中超声次表面纵波传播特性的边界元分析及实验

由滚动接触疲劳引起的钢轨表面裂纹已成为目前铁路在役钢轨无损检测中的重要问题。在现有铁路钢轨超声检测设备的基础上,可采用超声次表面纵波对钢轨表面裂纹进行检测。本文应用边界元方法（BEM）对钢轨中的次表面纵波的传播特性进行分析并进行了实验测试。通过数值分析,清楚显示了次表面纵波在钢轨头中的传播过程,给出了钢轨头中次表面纵波的主声束指向特性,计算结果表明次表面纵波主声束能量在钢轨头中可波及15~18 mm深度范围,实验测试与数值分析结果基本吻合。本文的研究结果对开发钢轨表面裂纹的超声次表面纵波检测方法具有一定的指导意义。     

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。     

焊前轨端轨腰裂纹造成焊接接头伤损的研究

通过对焊接接头伤损典型案例中轨腰裂纹的断裂形态以及裂纹源区的断口宏观形貌、金相组织等特征的分析，指出焊接前存在的轨腰裂纹是导致接触焊焊接接头形成轨腰纵向、斜向裂纹和横向断裂的主要原因，并分析讨论了轨端轨腰裂纹产生的原因。     

钢轨铝热焊接头断裂失效分析研究

针对U71Mn钢轨铝热焊接头发生的横向断裂,对铝热焊接头的外观、断裂位置及断口宏观形貌进行检查,以确定铝热焊接头断裂起源和断裂特征;对其进行扫描电镜观察,以检验断口的微观形貌特征;对其进行金相检验,以确定裂纹源附近的组织形态。根据检验结果分析铝热焊接头伤损的状态、特点及原因。分析表明,U71Mn钢轨铝热焊接头焊缝在高温状态下,受焊接热应力及钢轨纵向拉应力的作用,沿疏松处形成横向热裂纹缺陷,最终造成焊接接头的横向断裂。     

在役U75V和U71Mn钢轨伤损及其统计分析方法

利用获得的年钢轨伤损量与对应累计通过总重和每日记录的钢轨伤损量与对应的累计通过总重的数据,研究钢轨发生伤损的特点并进行误差分析。结果表明:在累计通过总重较大时,钢轨累计伤损量与累计通过总重服从二次函数拟合关系,其导数表示钢轨重伤速率,是累积通过总重的一次函数,钢轨重伤量不会有突变点(拐点),不会迅速进入到疲劳状态,但随累积通过总重的增加呈二次方增加。应用二次函数拟合累计伤损量与累计通过总重的方法推导出钢轨伤损的拟合公式,据此可获得具体线路对应一定通过总重下的钢轨伤损量。     

钢轨轨头下颚水平裂纹伤损的研究

对轨头下颚水平裂纹伤损钢轨进行宏观和微观检验,结合钢轨生产加工工艺及钢轨受力分析,指出产生轨头下颚水平裂纹伤损的内因和外因,为避免线路上类似伤损发生,应严格控制钢轨表面的轧制质量。