高速铁路轨道构造与施工 钢轨的伤损 3 钢轨的伤损.ppt

1.钢轨伤损的定义 钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生钢轨折断、裂纹以及其他影响和限制钢轨使用性能的伤损。主要包括： 钢轨折断标准 钢轨全截面断裂 裂纹贯通整个轨头截面 裂纹贯通整个轨底截面 ≤160km/h有长度大于50mm，且深度大于10mm的掉块， ＞160km/h有长度大于30mm，且深度大于5mm的掉块 钢轨全截面断裂 钢轨掉块 2.钢轨伤损分类 为便于统计和分析钢轨伤损，需对钢轨伤损进行分类。分类用两位数编号，十位数表示伤损在钢轨断面的位置和伤损状态，个位数表示造成伤损的原因，钢轨伤损共有9类32种。 3.典型钢轨伤损 (1)钢轨磨耗：钢轨与车轮接触面表层发生磨损 分类：波浪形磨耗(简称波磨)和侧面磨耗(简称侧磨)。 总磨耗=垂直磨耗+1/2侧面磨耗 测量方法：垂直磨耗在钢轨顶面宽1/3处(距标准工作边)测量，侧面磨耗在钢轨踏面(按标准断面)下16mm处量取。 3.典型钢轨伤损 短波波长约50～100mm,波幅0.1～0.4mm的周期性不平顺。 长波波长100～3000mm ,波幅2mm以内的周期性不平顺。 3.典型钢轨伤损 (1)钢轨磨耗 2)侧磨：曲线侧磨和直线区间钢轨交替不均匀侧磨。 曲线钢轨侧面磨耗 （1）成因：轮缘与钢轨侧面之间的滑动摩擦。 （2）影响因素：曲线半径、外轨超高、曲线轨距加宽、轮轨间的摩擦系数、轮轨游间以及曲线轨道状态的好坏等。 （3）减缓措施：设置合理的轨底坡、超高、轨距和科学的涂油润滑。 直线区间钢轨交替不均匀侧磨 （1）成因：重车在直线区段容易发生蛇行失稳，同时线路存在幅值大于8mm的方向不平顺会对车轮起到相位整理作用 （2）减缓措施：道床采用优质道砟;采用III型轨枕;采用超长无缝线路;换轨大修早期钢轨维修保养应特别注意钢轨的硬弯处理，以弱化轨道激扰源;应特别对轨向、轨距和轨距递减率进行重点检查。 3.典型钢轨伤损 (2) 轨头核伤 轨头核伤是对行车威胁最大的一种钢轨伤损，是最危险的钢轨伤损。 ① 核伤成因：在列车荷载的反复作用下，在轨头内部出现极为复杂的应力分布和应力状态，使细小裂纹横向扩展成核伤，直至核伤周围的钢材强度不足以抵抗轮载作用下的应力，钢轨就会发生突然脆断。 ② 减缓措施：加强轨道及机车车辆的养护，能减少核伤的发展，但无法完全消灭。 3.典型钢轨伤损 (2) 轨头核伤 3.典型钢轨伤损 (3)轨头表面接触疲劳伤损 轨头表面接触疲劳伤损类型主要表现为轨距角处的鱼鳞状剥离裂纹和剥离掉块、斜线状剥离裂纹、踏面剥离裂纹和浅层掉块以及踏面辗宽或局部压溃凹陷，甚至钢轨因此而断裂等。由于高速铁路列车运行速度高、动车组轴重轻、钢轨垂直和侧面磨耗都比较小，钢轨表面的接触疲劳伤损成为主要伤损。 产生原因：轮轨接触应力过大。 3.典型钢轨伤损 (3)轨头表面接触疲劳伤损 3.典型钢轨伤损 (3)轨头表面接触疲劳伤损 3.典型钢轨伤损 (3)轨头表面接触疲劳伤损 3.典型钢轨伤损 (3)轨头表面接触疲劳伤损 3.典型钢轨伤损 (3)轨头表面接触疲劳伤损 3.典型钢轨伤损 (4)轨腰螺栓孔裂纹和焊接接头裂纹 轨腰螺栓孔裂纹：钢轨端部轨腰钻孔后，强度削弱，螺栓孔周围产生较高的局部应力，在列车冲击荷载作用下，螺栓孔裂纹开始产生和发展，并出现疲劳伤损。螺栓孔裂纹主要来自钻孔时产生的微小裂纹，加上养护不当或基础弹性不够，在接头处产生很大的瞬时冲击力以及集中在钢轨长度中部的所有低频准静态力。 3.典型钢轨伤损 (4)轨腰螺栓孔裂纹和焊接接头裂纹 3.典型钢轨伤损 (4)轨腰螺栓孔裂纹和焊接接头裂纹 焊接接头裂纹：钢轨焊接接头的轨面平顺性较普通螺栓接头好得多，但由于焊缝(主要是铝热焊接头)材料与钢轨母材不一致，造成焊缝处钢轨的磨损与母材不一致而产生轨面不平顺，增大了轮轨冲击荷载，从而造成焊接接头钢轨的断裂。 3.典型钢轨伤损 (4)轨腰螺栓孔裂纹和焊接接头裂纹 按钢轨探伤车检测原理可分为电磁钢轨探伤车和超声波钢轨探伤车两类。 电磁钢轨探伤车是根据非接触通磁法检测钢轨伤损的，其最佳检测速度为每小时30～70公里(最高可达100公里) 这种车辆不能检测钢轨腰部和钢轨接头附近的钢轨伤损。检测核伤的最佳灵敏度仅为轨头断面积的20%～25%，所以已逐步被超声波钢轨探伤车所代替。 超声波钢轨探伤车是联邦德国克劳特克莱默公司于1956年试制成功的。这种车辆利用超声波法进行钢轨伤损探测，能够探测钢轨的轨头和轨腰范围内（包括接头附近）的疲劳缺陷和焊接缺陷，有的还能检测擦伤、轨头压溃和波浪形磨耗，以及轨底锈蚀和月牙掉块。 * * （1）钢轨磨耗 （2