钢轨伤损及防治措施

1、钢轨伤损及防治措施摘要：钢轨是铁路轨道的重要部件，它直接承受车轮的荷载和冲击，尤其在复 杂的运营条件下，由于机车车辆对钢轨的动力作用，自然环境和钢轨本身质量等 原因，钢轨的伤损是不可避免的。钢轨的伤损是轨道上存在的一个大问题，直接 影响行车安全，因此我们对钢轨的伤损要充分认识，并做出切实可行的防治措施， 合理使用钢轨以便延长钢轨的使用寿命，确保行车安全。关键词：钢轨伤损；防治措施；合理使用一、概述钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生裂纹、折断、磨耗及其他影响和限制钢 轨使用性能的病害。在复杂的运营条件下，钢轨的伤损是不可避免的。伤损的原 因很复杂，既有钢轨生产过程中产生的缺陷，又有运输、铺设、和使

2、用过程中出 现的问题。钢轨伤损是轨道上存在的一个大问题，它直接影响行车安全。掌握钢轨伤损 发生和发展的规律、加强钢轨的使用管理、延长钢轨的使用寿命、确保行车安全， 具有重要意义。二、钢轨伤损的主要特征随着钢轨等级及轨下基础刚度的增加，轨头接触疲劳伤损上升为钢轨实效的 主要机理。通常钢轨伤损还与线路的类型有关，如无缝线路轨头核伤比例较高， 普通轨道上轨端螺孔开裂较多，小半径曲线外轨侧磨较严重等。随着重载铁路的发展，钢轨损伤类型发生了一些新的变化。重载铁路通常采 用内燃、电力机车牵引，由于这类机车轮径较小，轮轨接触应力大，远超过钢轨 的允许值，成了钢轨伤损的主要原因。且由于它们起动加速大，经常因空

3、转擦上 钢轨，同时因其悬挂结构刚度大，还是钢轨垂直磨损加剧。三、轨头核伤轨头核伤是最危险的一种伤损形式，会在列车作用下突然断裂，严重影响行 车安全。核伤形成的主要原因钢轨的材质不良，钢轨中存在气孔、夹杂。轧轨质量不良，钢轨内部轧轨过程产生缺陷。线路养护质量。线路的行车速度、轴重、运量等。防止和减缓核伤的产生和发展的主要措施如下：提高钢轨质量，以防制钢轨中存在核伤源。改善线路质量，提高弹性和平顺性，从而减少动荷载对轨道的冲击。提高轧轨质量，减少钢轨的质量缺陷。利用大型超声探伤列车或小型钢轨探伤车对钢轨进行探伤，以早发现核伤， 及时治理。四、钢轨磨耗直线及大半径曲线线路换轨的主要控制因素是核伤，而

4、在小半径曲线换轨则 主要是因为钢轨的磨耗。钢轨磨耗主要有侧面磨耗(包括直线上两股钢轨交替不 均匀侧磨)、垂直磨耗、鞍形磨耗、和波浪形磨耗等。鞍形磨耗是指钢轨接头处，由于轨端淬火后硬度提高而其交界处轨顶面硬度较低，在列车冲击荷载下造成淬火表面交界处产生坑洼，而淬火端几乎没有磨耗， 形成了马鞍形状的顶面，鞍形磨耗可以通过焊补而修复。垂直磨耗是指钢轨轨面高度上的磨耗。垂直磨耗在一般情况下是正常的，但 磨耗量会随着通过量的增加而增大。在曲线上，垂直磨耗是由于超高设置不合理 而引起的，里轨垂直磨耗表现为轨头压溃、轨头压偏、宽度增加，可以通过适当 调整轨道几何尺寸来解决。侧面磨耗钢轨侧面磨耗是指钢轨作用边

5、的磨耗，它属于塑性变形磨损、粘着磨损和疲 劳伤损的综合机理，最终形态犹如切削。侧磨主要发生在小半径曲线的外股钢轨 作用边上，它是小半径曲线上钢轨报废的主要原因之一，在许多小半径曲线上， 钢轨的使用寿命只有半年左右。波形磨耗波形磨耗是指轨顶出现波浪状的不均匀磨耗，实质上是波浪压溃。波形磨 耗按波长不同可分为两类：一类为波纹磨耗，其波长为3080mm，多发生在大 半径曲线上，甚至是直线上；另一类为波浪磨耗，波长为80600mm，甚至长达 2m左右，多发生在小半径曲线上。在我国货运为主的石太线上，波浪形磨耗十 分严重。产生波形磨耗的主要原因是：钢轨顶面的初始平整状态。钢轨的材质。轮轨的接触关系。线路

6、的养护质量。预防波形磨耗的措施是：及时打磨产生波形磨耗的钢轨。改善钢轨顶面的初始状态，对新铺设的钢轨进行预打磨，是钢轨有一个良 好的初始状态，延长波形磨耗出现的时间。提高线路的养护质量，减少轮轨作用力。解决波磨问题，至今还没有有效的方法，主要靠机械打磨。五、钢轨接触疲劳伤损由于轴载、列车运行速度及运量不断提高，轨头接触疲劳伤损增多，不仅成 为直线钢轨而且也是大半径曲线钢轨实效的主要原因。轨头工作边上圆角附近的主要是由以下因素引起：由夹杂物或接触剪应力引起纵向疲劳裂纹而导致剥离。导向轮在曲线外轨引起剪应力交变循环促使外轨轨头疲劳，导致剥离。车轮及轨道维修不良加速剥离的发展。通常剥离会造成缺口区的

7、应力集中 并影响行车的平顺性，增大动力冲击作用，又促使缺口区域裂纹的产生和发展。缺口区的存在，还会阻碍金属塑性变形的发展，使钢轨塑性指标降低。减缓钢轨接触疲劳伤损的措施有：净化轨钢，控制杂物的形态。采用淬火钢轨，发展优质重轨，改进轨钢力学性质。改革旧轨再用制度，合理使用钢轨。钢轨打磨；按轨钢材质分类铺轨等。六、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。产生螺栓孔裂纹的主要原因是：钻孔质量不良，钻孔周边不光滑。养护方法不当，造成线路弹性不良；因基础弹性不够而在接头处产生很大 的瞬时冲击力(一般称为pl力)

8、，以及钢轨长度中部(又称为大腰处)的所有 低频准静态力(称为pl力)等。道床板结、轨端低塌，高低，左右错牙及线路不良状态，加剧裂纹的发展。未及时整治钢轨接头病害，加大了轮轨之间的作用力等。主要的防治措施：加强接头养护，防止接头产生错牙、鞍形磨、低塌及道床板结，减小接头 处的轮廓作用力。螺栓孔周边倒棱，防止周边应力集中，延长裂纹萌生期。增加接头弹性，在接头处铺设枕下大胶垫或在枕上铺设高弹性胶垫等来减 少冲击力。也曾做过其他试验，如加大第一螺栓孔至轨端的距离，减少螺栓孔直 径，可以减少螺栓孔应力的30%。采用无缝线路，取消钢轨接头，可以从根本上消除轨腰螺栓孔裂纹。由上可见，造成钢轨伤损的原因很复杂

9、，防止对策也应综合进行七、钢轨打磨对钢轨进行现场打磨始于本世纪50年代，最初用于整治波形磨耗，现已发展 成为一种多功能的现代化养路技术。打磨的重点已从钢轨修理转身钢轨保养。钢 轨的定期打磨，可以消除和延缓波磨、消除钢轨表面的接触疲劳层防止剥离掉块、 对断面打磨还可改善轮轨接触条件，降低接触应力。根据钢轨打磨的目的及磨削 量，钢轨打磨可分为三类：修理性打磨。主要用来消除钢轨的波浪形磨耗、车轮擦伤、轨裂纹以及接 头的马鞍形磨耗，钢轨的一次磨削量较大，打磨周期长。但是这种打磨方式并不 能消除引起波磨、钢轨剥离及掉块的潜在的接触疲劳裂纹，在以后列车通过时， 这些裂纹还将继续扩展。预防性打磨。预防性打磨是在裂纹开始扩展前将这此裂纹萌生区打掉，近 来已发展成为控制钢轨接触疲劳的技术。它力图控制钢轨表面接触疲劳