68kg/m钢轨的试验与评价

针对国外重载铁路广泛使用68kg/m钢轨的情况,同时为满足我国发展重载铁路的需要,本文对68kg/m钢轨及其配套技术进行试验研究。按照北美标准,由国内钢厂轧制生产出热轧钢轨(抗拉强度为1 080 MPa)、在线热处理后抗拉强度为1 265MPa的68kg/m钢轨,通过厂内闪光焊、现场气压焊方法焊接成无缝线路,在京包上行线铺设15km试验段,其中半径1 200m以下曲线区段铺设在线热处理钢轨,其他区段铺设热轧钢轨,5年累计通过总重881 Mt·km/km,得到结论如下:在曲线区段,68kg/m在线热处理钢轨至下道时总的平均磨耗速率约为0.03mm/Mt,比60kg/m U75V热处理钢轨的耐磨性提高1倍以上;直线上累计通过总重881 Mt·km/km后,68kg/m热轧钢轨垂直磨耗约为2mm;累计通过总重881 Mt·km/km后,钢轨的重伤率为0.46处/km,远低于相同条件下60kg/m钢轨的重伤率;使用68kg/m钢轨的维修养护工作量比使用60kg/m钢轨减少约一半。综上,无论从技术性、配套性还是经济性上考虑,在我国铁路推广使用68kg/m钢轨是可行的。     

基于技术标准的钢轨残余应力测试与分析

在分析钢轨中残余应力产生原因的基础上,比较国内外相关标准对残余应力的评估和测试方法。通过测试近几年国内外不同类型钢轨中的残余应力,包括热轧U71Mn,U75V和U77Mn Cr钢轨,在线热处理钢轨,离线热处理钢轨,贝氏体钢轨以及进口热轧U75V钢轨等,分析残余应力测试结果,总结各种类型钢轨中残余应力的分布特点,探讨减小钢轨中残余应力的方法和途径。     

YHG-1200TH闪光焊机在兰新高铁钢轨焊接中的应用研究

兰新铁路第二双线新疆段LXTJ6标负责铺设长钢轨约650单线km,无缝线路采用60 kg/m、U71Mn(G)钢轨。为了保证钢轨焊接接头的质量,提高焊接效率,兰新铁路长钢轨接头焊接采用YHG-1200TH型移动式闪光焊机进行施焊。介绍该焊机的性能、焊接工艺参数选定方法和钢轨闪光焊焊接接头的型式检验方法,通过试验和实践验证所选工艺参数的合理性。     

PG4钢轨闪光焊工艺研究

针对铁路局采用LR1200型闪光焊机焊接60 kg/m PG4在线热处理钢轨的需求,开展PG4钢轨焊接工艺调试研究。获得优质接头需满足3个条件,一是焊接过程连续稳定;二是具有足够的加热区及合适的温度梯度;三是获得良好的塑性变形。采用脉动闪光焊工艺与预热闪光焊工艺相结合的模式获得了很好的焊接效果,一次性通过型式检验。     

钢轨钢材低温力学性能的试验研究

研究目的:钢轨钢材在低温下力学性能变差,容易发生脆性破坏,这直接威胁着铁路运输的安全。随着青藏铁路等低温地区的铁路建设大规模的展开,了解钢轨钢材力学性能指标受温度的影响规律成为越来越迫切的课题,本文试验测得我国常用钢轨钢材在低温下的各项力学指标将给寒冷地区的铁路建设提供试验依据。研究方法:本文通过制造人工低温环境,在 20℃、0℃、-20℃、-40℃、-60℃五个温度点下对我国目前铁路工程中常用的60 kg/m的U71Mn和U75V两种钢轨钢材进行拉伸试验,得到这两种钢轨钢材低温下的强度和塑性指标,并根据已有研究成果对试验数据进行分析和拟和。研究结果:本文试验得到了U71Mn和U75V两种钢轨钢材抗拉强度、规定非比例延伸强度、断后伸长率和断面收缩率随温度的变化规律,计算了2种钢轨钢材的温度敏感系数,得到预测钢轨钢材低温下抗拉强度的公式。由2种钢轨钢材低温力学性能的比较,本文对低温地区铁路建设选用钢轨提出了建议。研究结论:随着温度的降低,钢轨钢材的抗拉强度和非比例延伸强度略有升高,但断后伸长率和断面收缩率下降,塑性变差。U71Mn钢材在-60℃时仍具有良好的塑性,而U75V钢材在低温下塑性明显变差,呈现出脆性破坏,所以在寒冷地区的铁路建设中宜优先选用U71Mn钢轨钢材。     

GAAS80焊机和U71Mn钢轨的焊接工艺试验

根据U71Mn钢轨的材质特点,使用GAAS80焊机进行U71Mn钢轨的焊接工艺试验。对于连续闪光焊工艺、8次和11次预热闪光焊工艺,通过优化主要工艺参数,取得到较好的试验效果,针对试验中出现的异常断口进行SEM和EDX分析,总结适应GAAS80焊机焊接U71Mn钢轨工艺要点。     

高速铁路道岔钢轨材质及强度等级选用研究

针对高速铁路道岔关键部件使用中存在磨耗快、出现剥离掉块等问题,通过对钢轨材质性能对比及配套技术研究,再综合考虑道岔使用情况,尤其参考新铁德奥350HT在线热处理钢轨道岔使用情况的基础上,为了进一步延长道岔使用寿命,简化道岔生产,便于现场更换,提出高速铁路道岔用轨选用建议:全部采用在线热处理钢轨(U71MnH G或U75VHG)制造高速铁路用道岔,包括道岔基本轨、尖轨、心轨、翼轨和导轨。同时建议尖轨、心轨的跟端锻造热处理要采用电感应加热、轨头喷风冷却的锻后热处理工艺,岔区铝热焊剂的选用要与在线热处理钢轨硬度相配套。     

U71Mn与U75V钢轨焊接过热敏感性对比分析

U71Mn钢轨和U75V钢轨在闪光对焊中表现出不同可焊性。为研究2种钢轨的可焊性,结合接头性能检验数据和焊接工艺参数,分析加热程度与各质量性能指标的关系。在不同加热程度下,U71Mn钢轨和U75V钢轨表现出不同焊接过热敏感性。U71Mn钢轨过热敏感性强,加热程度指数越高,落锤性能越差,灰斑越多。U75V钢轨焊接过热敏感性差,加热程度指数越高,落锤性能越强,灰斑越少。通过分析,得出U71Mn钢轨的加热程度指数合理值为不大于30,U75V钢轨的加热程度指数合理值为不小于35。     

U71Mn钢轨的焊接过热敏感性分析

针对实际生产过程中U71Mn钢轨焊接接头落锤及断口检验通过率偏低的问题,选取U71Mn和U75V钢轨,对比分析其焊接接头的落锤次数、冲击功、平均灰斑面积、抗拉强度、静弯值、伸长率6项主要指标与加热程度指数之间的关系。分析结果表明,U71Mn钢轨存在比较明显的焊接过热敏感性。避免钢轨的焊接过热敏感性对钢轨焊接质量的影响应从钢轨材质、焊接方法、焊接工艺等方面综合考虑。提出了焊接过热敏感性强的钢轨在焊接过程中应注意的问题。     

1300MPa级在线热处理钢轨使用性能研究

对铺设在北京、太原、上海和郑州铁路局的半径为300~500 m曲线上的60 kg.m-1PG4在线热处理钢轨的使用性能进行跟踪观测,研究提高重载小半径曲线钢轨的使用寿命。研究结果表明,60 kg.m-1PG4在线热处理钢轨硬度高、耐磨性能好;在使用初期,钢轨磨耗少,钢轨表面容易出现剥离掉块,此时如果采用液体润滑,会加剧钢轨表面的剥离掉块;钢轨的磨耗主要出现在曲线的圆缓或缓圆部位,当钢轨磨耗到一定程度后,侧磨加快,如果采用正确的固体润滑方法,可使钢轨的侧磨得到有效地控制,且钢轨不会出现严重的剥离掉块;PG4在线热处理钢轨的综合使用性能良好,耐磨性能比U75V热处理钢轨提高1倍以上,适合在钢轨磨耗严重的重载铁路小半径曲线上使用;对钢轨实施预防性打磨、设置适当的欠超高、采用1∶20的轨底坡等改善轮轨匹配关系降低接触应力的措施,均对提高重载铁路曲线区段上钢轨的使用寿命具有重要的作用。     

神朔铁路钢轨使用寿命研究

神朔铁路是我国西煤东运的重要通道之一,为国家Ⅰ级双线电气化重载铁路,重车线铺设U75V和U78Cr V热处理75 kg/m钢轨,空车线主要采用U71Mn和U76Cr热轧60 kg/m钢轨。随着运量的逐年增加,重车线部分区段钢轨已接近或超过维修规范的使用要求。钢轨伤损出现概率呈现明显随机性,伤损类型呈多样化。本文采用威布尔模型,统计分析重车线伤损发展的规律,预测钢轨寿命。结果表明,以每km伤损3~4根钢轨作为失效标准,当直线区段钢轨通过总质量达到13亿~17亿t时,应进行更换。基于神朔铁路分公司线路实际情况和现有的养护维修模式,拟以通过总质量14亿t为参考指标制定钢轨更换维修计划。对曲线区段而言,根据曲线半径的不同制定相应的养护维修标准。     

钢轨热处理生产工艺及产品现状

介绍了钢轨热处理的发展历程和国内钢轨在线热处理生产工艺现状及研究进展.论述了压缩空气,以风淬为热处理介质的淬火机工艺布局,提出了实际生产过程中的注意事项,通过在线热处理得到的珠光体钢轨强韧性原理和贝氏体钢轨不同热处理工艺的性能分析两种热处理钢轨的生产和服役现状.     

城市轨道交通钢轨电阻测量及电耗研究

讨论了钢轨电阻室内，外测量的仪器、方法及内容。通过室内测量数据建立了电阻测值与钢轨的测点位置，测段长度，支撑条件、温度，使用程度等的变化关系模型，通过现场测量得到了PD3型60kg/m轨，U71MnSi型50kg/m轨的大样本电阻实测值的统计分析结果。最后，对上海莘闵线两种钢轨轨道结构下的电能消耗差进行了估算，对我国城市轻轨交通的钢轨选型有借鉴意义。     

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。     

重载铁路钢轨闪光焊接头轨底下表面伤损原因分析

针对焊轨基地出现75 kg/m U78CrV热处理钢轨闪光焊接头轨底下表面伤损较多的现象，通过排除法，设计焊轨作业工序排查流程，对不同工序作业前后的焊缝进行探伤，分析伤损出现的具体作业工序，确定伤损在焊接工序作业后产生。进一步分析焊机设备状态和焊接工艺参数，得出造成这些表面伤损的主要因素是推凸刀的形状和推凸余量。针对这些因素优化改进，可以明显降低75 kg/m U78CrV热处理钢轨轨底下表面伤损率。     

钢轨焊后感应正火热处理工艺研究

针对钢轨焊接接头感应正火工艺中出现焊接接头硬度不均匀现象,通过对焊接接头硬度数据分析,改进热处理设备的喷风结构,控制加热温度与喷风冷却时间,制定了线上U71Mn钢轨的闪光焊焊后正火工艺.重点对正火工艺中难于满足的硬度要求进行了试验验证,试验结果表明,该正火工艺大幅提高了闪光焊焊接接头的硬度和韧塑性能,满足了无缝线路钢轨的使用要求.     

60AT2(U75VG)钢轨压型段热处理工艺探讨

介绍了客运专线道岔60AT2(U75VG)钢轨压型跟端热处理工艺研究过程,对热处理工艺结果进行了分析,探讨如何保证钢轨压型跟端各项性能符合产品设计要求。     

钢轨固定式闪光焊接头力学性能分析

钢轨固定式闪光焊接头是我国无缝线路接头的主要形式。本文通过系统的取样试验,分析了U71Mn和U75V热轧和热处理钢轨焊接接头不同部位和全断面不同位置的冲击、拉伸和硬度性能。试验结果表明:钢轨固定式闪光焊接头的冲击功平均值是离散分布的,轨头冲击功明显大于轨底,轨腰最小;相同牌号和交货状态的钢轨,接头全断面不同位置的抗拉强度相差不大;同牌号钢轨,热处理接头轨腰部位伸长率明显小于热轧钢轨;热轧钢轨焊接接头硬度一般大于钢轨母材硬度,热处理钢轨则相反。     

重载铁路采用68kg／m钢轨可行性的仿真研究

对重载铁路采用的136RE断面钢轨对中国铁路的适用性进行研究,利用北美铁道学会(AAR)开发的NUCARS软件,对C64K货车通过60 kg/m、68 kg,m和75 kg/m 3种钢轨的安全性以及钢轨磨耗进行了仿真对比,计算结果表明重载货车通过68 kg/m钢轨时,安全性明显优于60 kg/m钢轨;同时抗磨耗性能也远优于国产60 kg/m钢轨,达到了与75 kg/m钢轨相同的水平,为68 kg/m钢轨的推广使用提供参考.     

75kg/m钢轨和60kg/m钢轨对轨道结构影响的试验研究

为了对比75 kg/m钢轨和60 kg/m钢轨对轨道结构的影响,在实验室铺设了长7 m有砟轨道实尺模型,在其他轨道部件相同的情况下,分别使用60 kg/m钢轨和75 kg/m钢轨,进行了轨道结构静刚度、荷载垂向和纵向传递、钢轨倾翻、振动冲击响应等对比测试。试验结果表明:使用75 kg/m钢轨后,轨道结构刚度有一定程度增加,路基表层压应力有明显降低,集中荷载得到有效分散;钢轨、轨枕受到的振动冲击有一定程度降低;在水平荷载较大时,75 kg/m钢轨更有利于保持轨道结构的稳定。