75kg/m钢轨铝热焊接头断裂失效研究

2010年下半年75 kg/m PG4淬火轨铝热焊断裂接头部分出现了同一形式的断裂方式.本文通过宏观断口形貌、断口扫描电镜分析、裂纹源及扩展区域金相观察,以及力学性能测定等手段对断裂接头进行失效分析.分析认为,断裂接头的起裂位置是在轨头下颚与焊筋边缘相交处,通过疲劳裂纹扩展,焊接接头经过一段工作周期后发生脆性断裂.断裂原因主要有PG4淬火轨铝热焊接头硬度的不匹配和焊缝与母材熔合处溢流飞边因素的影响.     

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。     

钢轨铝热焊缝伤损分析与防止措施

针对钢轨铝热焊焊接不良等原因造成伤损的问题,提出了消除气孔、缩孔、未焊透、夹渣、裂纹等钢轨焊接接头伤损的技术、工艺操作要求,以达到减少钢轨铝热焊焊接所造成的伤损,保证行车安全。     

重载铁路钢轨伤损原因探析与预防措施

随着神华铁路运量的大幅提升,钢轨病害增多,疲劳伤损程度加重,换轨周期缩短,运营成本增加,严重影响了企业的运输安全。通过对重载铁路常见的钢轨伤损分析,提出延长重载铁路钢轨使用寿命的综合技术措施。     

槽型钢轨闪光焊接头与铝热焊接头的性能试验研究

通过试验对使用闪光焊接及铝热焊接两种方法焊接槽型钢轨焊接接头的静弯性能、疲劳性能、拉伸性能、硬度、金相显微组织等进行了测试与分析.研究结果表明:在轨头受压条件下闪光焊接头的抗压能力高于铝热焊接头;闪光焊接头在较高疲劳荷载下能经历频率5 Hz,2×106次疲劳试验仍不断裂;闪光焊接头的屈服强度及断后伸长率均高于铝热焊;闪光焊接头硬度比铝热焊更接近母材,闪光焊和铝热焊接头的软化区宽度均≤20 mm;两种焊接方法的焊缝和热影响区的显微组织未见异常,闪光焊接头的晶粒组织要细于铝热焊接头组织.闪光焊接头性能优于铝热焊,建议在城市有轨电车的建设项目中应尽可能使用闪光焊焊接槽型钢轨.     

基本轨铝热焊接头裂纹原因分析

对一客运专线探伤检查发现的重伤基本轨铝热焊接头进行磁粉探伤复核时,在钢轨踏面发现了横向贯穿裂纹.为分析裂纹产生的原因,对裂纹处断口进行了宏观形貌观察、扫描电镜微观分析、显微组织观察、显微维氏硬度测试.结果表明:铝热焊接头踏面横向裂纹属于焊接缺陷;焊接接头焊缝熔合线一侧踏面经过焊补,在焊补热影响区存在马氏体组织,列车通过...     

重载铁路道岔区钢轨接头轨腰裂纹伤损整治

针对重载铁路岔区PG4钢轨产生轨端裂纹的问题,通过伤损钢轨及夹板宏观形貌观察和尺寸测量、断口表面宏观微观形貌观测、断口金相组织检验、伤损钢轨理化性能检验等试验分析裂纹类型及产生的原因,并提出相应的整治措施。结果表明：钢轨伤损类型为起源于钢轨端面的轨腰水平裂纹,产生的主要原因是钢轨端面存在马氏体组织;应对短轨接头端面进行打磨或者端铣处理,对短轨接头进行焊复,加强接头区域养护,综合整治接头病害,严格控制钢轨胶接绝缘接头作业质量,利用大中型养路机械作业恢复道床弹性,从根本上避免钢轨轨端裂纹的产生。     

重载铁路U78CrVH钢轨闪光焊接头轨头核伤缺陷分析北大核心

针对一重载铁路出现多个闪光焊接头因轨头探伤反射回波超标下道的问题,对其中一个接头采用落锤试验、宏观观察、金相显微观察、扫描电镜观察、能谱成分测试等方法进行了研究。结果表明:经过轨头受拉落锤试验折断的接头断口上存在核伤疲劳裂纹(白核),裂纹源位于踏面下13 mm处且存在横向扩展裂纹;裂纹源完全处于闪光焊接头的焊缝中心,并存在硅、锰、氧等灰斑夹杂元素。焊缝中的灰斑夹杂物破坏了焊缝组织的连续性,降低了接头的综合力学性能,当接头在服役过程中受车轮循环载荷作用时,灰斑夹杂物首先萌生出裂纹并横向扩展,最终形成轨头核伤。核伤附近的钢轨母材中A类夹杂物较多,应引起注意。建议改进焊接工艺参数,避免焊接过程中氧气进入;提高探伤检测技术,加强重载铁路钢轨焊接接头轨头部位的探伤检查。     

预留打磨量和打磨温度对钢轨铝热焊接头平直度的影响

首先分析了铝热焊接头焊缝低塌的原因,然后通过现场试验测量初打磨后接头的最高温度、不同终打磨温度下焊缝中心低塌量以及接头冷却过程中温度的变化,分析初打磨轨顶焊筋的预留打磨量、终打磨温度对铝热焊接头焊后平直度的影响。结果表明:焊接60 kg/m钢轨铝热焊接头时,初打磨后轨顶焊筋应预留1.3 mm以上的打磨量;终打磨温度越低焊缝低塌量越小,随终打磨温度降低焊缝低塌量减小幅度逐渐变缓,终打磨温度为300℃时焊缝低塌量较小,终打磨温度低于200℃时焊缝无低塌现象;采用"初打磨+终打磨"的打磨方式可避免铝热焊接头焊缝低塌,提高打磨效率。     

贝氏体钢轨母材轨头核伤原因分析

通过断口宏观与微观形貌观察、扫描电镜及能谱分析、金相显微组织分析等方式对3根贝氏体钢轨母材轨头核伤的原因予以分析,发现伤损均为氢致裂纹引起的轨头内部横裂型核伤。断口中心区域存在粗大的非金属夹杂物是导致钢轨中的氢在此处富集并形成裂纹的主要原因。贝氏体钢轨氢致裂纹型核伤的主要特征有:伤损位于轨头内部踏面下方4～10 mm处,断口中部存在粗大夹杂物;断口附近的低倍样中观察不到微细裂纹。通过采取改进生产工艺、降低钢中的氢含量(将钢水氢含量控制在1.7×10-6以下)、减少钢中的粗大夹杂物等措施,再上线的贝氏体钢轨未出现该类伤损。     

40t轴重下曲线半径与轮轨磨耗及疲劳损伤的关系

轮轨磨耗及滚动接触疲劳损伤是影响大轴重列车运行安全的重要因素,本文基于多体动力学软件UM建立了40 t轴重重载货车动力学模型,从轮轨磨耗、疲劳损伤2个角度,研究曲线半径对40 t轴重货车通过曲线时动力性能的影响,给出最小曲线半径的建议取值。研究结果表明:货车在曲线上运行时,轮轨磨耗和疲劳损伤均在小半径曲线上更严重;与400 m曲线半径相比,曲线半径800 m时轮轨磨耗降低68%,轮轨间出现轮缘接触的频次得到有效控制;曲线半径1 200 m时轮轨磨耗和疲劳损伤分别降低80%,58%,滚动圆外侧10~30 mm内基本不再出现疲劳损伤。建议最小曲线半径一般情况下取1 200 m,困难情况下取800 m。     

27t轴重条件下轨道结构劣化规律和适应性分析

针对既有轨道结构在27 t轴重条件下的劣化问题,在北同蒲(大同—蒲州)线、大秦(大同—秦皇岛)线选择有代表性区段建立跟踪观测试验段,在试验段内铺设了强化型扣件进行长期跟踪观测,并结合仿真计算和现场测试,研究27 t轴重条件下轨道结构的劣化规律和适应性。研究结果表明:目前使用的U78CrV在线热处理钢轨、Ⅲ型混凝土轨枕及配套的弹条Ⅱ型扣件、道床基本适应27 t轴重车辆运营需求,但建议小半径曲线区段更换为加强型扣件或Ⅳ型混凝土轨枕,以提高线路稳定性和承载能力。     

移动闪光焊接头断裂原因及预防措施

某客运专线运营初期,移动闪光焊接头发生了多起断裂事故.为明确接头的断裂原因,采用宏观形貌观察、扫描电镜观察、能谱分析、金相组织分析、化学成分分析等手段,结合现场实际运行情况对断裂焊接接头进行了分析.结果表明:焊接接头轨腰熔合线处由于焊接时进入氧气形成了氧化物,使其冶金结合力降低而产生了未焊合缺陷,是造成焊接接头横向断裂...     

基于相控阵超声技术的重载铁路钢轨焊缝检测方法

针对采用传统超声波对重载铁路钢轨焊缝检测时效率低且易漏检的问题,提出了利用相控阵超声技术对钢轨焊缝进行检测.通过仿真模拟确定了扫描角度和探头位置等检测工艺,并选取GHT-5和YN-1试块进行试验验证.结果表明:采用相控阵超声技术进行焊缝检测可以实现多角度扫查,探头小范围移动即可完成全覆盖扫查,操作简单,效率高,检测效果...     

23 t轴重货车条件下铁路路桥过渡段动力性能分析

对锦赤(锦州—赤峰)铁路朝阳北至锦州段铁路路桥过渡段进行23 t轴重货车条件下实车运行测试,分析货物试验列车以不同速度通过时路桥过渡段的受力、变形以及振动特性,评价23 t轴重货车条件下铁路路桥过渡段动力性能的工程适应性和设计合理性,为其养护维修提供基础数据。测试结果表明:该路桥过渡段的各项动力性能参数均满足相关规范的限值要求,其动力性能满足货物列车以80 km/h运行时的安全性要求。     

30t轴重重载道岔合金钢组合辙叉应力分析

基于有限元法建立弹性基底约束条件下30 t轴重重载道岔合金钢组合辙叉结构的轮轨接触耦合计算模型,对重载铁路道岔中典型的12号和18号合金钢组合辙叉,分别取3个特征位置进行钢轨应力和轮轨接触应力计算分析。结果表明:模型中辙叉受力与实际情况一致;2种辙叉计算结果一致;翼轨、心轨上的应力最大值分别发生在咽喉区、心轨顶宽20 mm处;考虑到顶宽20 mm处心轨的钢轨应力超出合金钢强度极限,建议对该处进行适当加强,并调整翼轨与心轨相对位置以减小心轨承载比例;由于心轨顶宽不足,轮轨接触面积过小导致顶宽20 mm处心轨承担过大的接触应力。