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钢轨伤损

铁道科学技术术语

钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生的折断、裂纹及其他影响和限制钢轨使用性能的各种状态。钢轨伤损是铁路上一个较为突出的问题，并严重影响行车的安全。我国根据钢轨的伤损种类、伤损位置及伤损原因进行分类，共分为9类32种伤损，并用2位数编号，十位数表示伤损部位和状态，个位数表示造成伤损的原因。

定义
1．钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生的折断、裂纹及其他影响和限制钢轨使用性能的各种状态。钢轨裂纹是指钢轨表面或内部的部分金属发生分离。
2．钢轨其他伤损是指除裂纹、折断以外．影响钢轨使用性能的磨耗、压溃、压陷(或凹陷)、波浪磨耗、弯曲变形、表面缺陷、外伤腐蚀等伤损。
3．钢轨伤损状态是指钢轨伤损的宏观形貌(或形状)特征．它直接记录和反映了伤损的发展过程和结果。
类型
钢轨伤损大致可分为五大类：钢轨核伤，钢轨接头部位伤损，钢轨的水平、垂直、斜向裂纹，钢轨轨底裂纹，钢轨焊接接头伤损等。
1.钢轨核伤
钢轨核伤又称黑核或白核，大多数发生在钢轨轨头内，它是各类伤损中危害最大的钢轨伤损之一。
核伤形成原因：由于钢轨本身存在白点、气泡和非金属夹杂物或严重偏析等，在列车动荷载的重复作用下，这些微细疲劳源逐步扩展，使这些疲劳断面具有平坦光亮的表面、通常称作白核。当白核发展至轨面时，疲劳斑痕受氧化逐渐发展成了黑核。
除材质因素外还有其他因素产生的核伤：接触疲劳形成的核伤、轨面剥离形成的核伤、擦伤(焊补)形成的核伤、鱼鳞伤损形成的核伤、焊接不良形成核伤。
2.钢轨接头伤损
钢轨接头是线路上最薄弱的环节，车轮作用在钢轨接头上的最大惯性冲击力比其他部位大60%左右，钢轨接头的主要伤损是螺孔裂纹，其次是下颚裂纹、接头掉块、马鞍形磨耗等。
(1)螺孔裂纹产生的主要原因有：轨道结构不合理，接头冲击过大，养护状态不良等。
(2)下颚裂纹形成主要原因是：轨头长期受到过大的偏载，水平推力以及轨头挠曲应力的复合作用等。
(3)接头掉块、马鞍形磨耗形成主要原因是：钢轨淬火层与钢轨母材间硬度相差很大，而且没有均匀过渡，大轨缝部位轨端承受车轮冲击力大、线路暗坑吊板等，促使钢轨掉块、压陷和不均匀磨耗。
3.钢轨的水平、垂直、斜向裂纹
(1)钢轨在制造过程中工艺不良，没有切除铸锭中带有的严重偏析、缩孔、夹杂物等，使之在轨头或轨腰中形成水平、垂直(纵向)或鼓包等裂纹。
(2)在无缝长轨地段，长期受到大的偏心负载、水平推力及轨头挠曲应力的复合作用，在焊接接头下颚会产生水平裂纹。
(3)高硬度、耐磨的合金钢轨、含碳量较高的淬火钢轨因车轮的辗压，在轨头表面形成鱼鳞斜向裂纹。
4．钢轨轨底裂纹
轨底裂纹的表现形式大体有三种：轨底坑洼(或划痕)发展形成的轨底横向裂纹，轨腰纵向裂向下发展形成的轨底裂纹，焊接工艺不良造成的轨底横向裂纹。在轨底热影响区极容易产生轨底横向裂纹。
5．钢轨焊接接头伤损
国内长轨焊接方式有接触焊、铝热焊、气压焊三种。焊接设备、材料、气温和操作工艺等诸多因素都会影响焊接质量。
(1)铝热焊焊缝缺陷有夹渣、气孔、夹砂、缩孔、疏松、未焊透和裂纹等，其中夹渣、气孔可产生在焊缝中的任何部位，夹砂等多存在于轨底两侧，疏松多存在于轨底三角区，裂纹多产生在焊缝与母材之间。
(2)接触焊焊缝缺陷有灰班、裂纹、烧伤，其中灰班可存在于钢轨中的任何部位，特别是轨底边居多，裂纹存在于轨腰和热影响区，烧伤存在于离焊缝130～133 mm的区域。
(3)气压焊常见缺陷有光班、过烧、未焊透，其中光班存在于轨头或轨底部位，过烧存在于轨底两侧和轨头与轨腰结合处的凸出部位，未焊透存在于焊缝的任何部位。
标准
(一)轻伤钢轨标准
1．钢轨头部磨耗超过所列限度之一者；
2．轨头下颚透锈长度不超过30 mm；
3．钢轨低头(包括轨端踏面压伤和磨耗在内)：容许速度超过160 km/h的线路超过1 mm，容许速度超过120 km/h的线路超过1.5 mm，其他线路超过3 mm；
4．轨端、轨顶面、淬火层或焊补层有剥落掉块，其长度超过15 mm，容许速度超过120 km/h的线路深度超过3 mm，其他线路深度超过4 mm；
5．钢轨顶面擦伤，容许速度大于120k m/h的线路，深度达到0.5～1.0 mm，其他线路达到1～2 mm，容许速度大于120k m/h的线路，波浪形磨耗谷深超过0.3 mm，其他线路超过0.5 mm：
6．钢轨探伤人员或养路工长认为有伤损的钢轨。
(二)重伤钢轨标准
1．钢轨头部磨耗超过所列限度之一者；
2．钢轨在任何部位有裂纹(但焊接裂纹应鉴定后确定)；
3．轨头下颚透锈长度超过30 mm；
4．钢轨低头(包括轨端踏面压伤和磨耗在内)：容许速度超过160 km/h的线路超过1.5 mm，容许速度超过120 km/h的线路超过2.5 mm，其他线路超过3.5 mm；
5．轨端、轨顶面、淬火层或焊补层有剥落掉块，容许速度超过120 km/h的线路其长度超过25 mm，深度超过3 mm，其他线路其长度超过30 mm，深度超过8 mm；
6．钢轨顶面擦伤，容许速度大于120k m/h的线路，深度达到1～2 mm，其他线路超过2 mm；
7．钢轨在任何部变形(轨头扩大、轨腰扭曲或鼓包等)，经判断确认内部有暗裂；
8．钢轨锈蚀除去铁锈后，容许速度大于120k m/h的线路，轨底厚度小于8 mm(在轨底边缘处测量)或轨腰厚度小于14 mm，其他线路轨底厚度小于5 ram(在轨底边缘处测量)或轨腰厚度小于8 mm；
9．钢轨探伤人员或养路工长认为有影响行车安全的其他缺陷(含黑核、白核)。
(三)焊接接头伤损标准
根据铁道行业标准BT/T 1632-91《钢轨焊接接头技术条件》规定：
1．钢轨焊头不得有未焊透、过烧、裂纹、气孔、夹渣等有害缺陷。
2．钢轨焊头的断口允许有少量灰斑。单个灰斑面积不得超过10 mm2；灰斑总面积不得超过20 mm2。相邻两灰斑间距尺寸小于较小灰斑尺寸时，中间区域与两个灰斑合并计算面积。若有灰斑露头出现时，应将灰斑面积加倍计算。
3．气压焊焊头断口除轨底角外允许有少量光斑。暂按单个光斑最大面积为8 mm2，光斑个数不限，但总面积不得超过50 mm2。若有光斑露头出现时，应将光斑面积加倍计算。
上述标准2、3条是在焊接试验中落锤、静弯或疲劳试件断口上允许存在的缺陷面积，在超声波探伤中，一般灵敏度条件下发现的缺陷多数大于允许存在的缺陷面积。为此，对焊缝的轨底部位探伤中如发现缺陷均判重伤。轨头、轨腰可按上述标准酌情处理。
处理方法
1．发现伤轨后应在缺陷处按规定的方法作标记。
2．发现重伤钢轨、桥梁和隧道内发现轻伤钢轨时，应立即通知线路工区(车间)及工务段调度，工务段要立即对影响行车安全的重伤钢轨进行更换或处理，其他重伤钢轨、桥梁和隧道内发现的轻伤钢轨要在24小时内更换或处理。
3．对未下道重伤轨、轻伤有发展的钢轨，应进行监控，作好记录，并通知线路工区。
4．凡发现乙炔气割或烧孔钢轨，应迅速通知线路工区立即更换。
5．钢轨探伤车检查中发现问题，应立即通知工务段处理，检查后向有关单位通报检查结果，对大型钢轨探伤车发出的伤损信息，工务段要用探伤仪做好复核并处理。
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