工务系统关键钢轨继续教育-钢轨部分

钢轨的分类
U71Mn （U71MnG） U74 U75V （PD3） （U75VG） U76NbRe U77MnCr PG4
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钢轨相关知识
钢轨的标识
凸出标记
60 U71MnK 10 Ⅴ
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钢轨相关知识
钢轨的标识
攀钢 60 U71Mn 12 X H
攀钢 60 U71MnG
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钢轨相关知识
钢轨的要求
钢轨相关知识
钢轨使用指导意见
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钢轨相关知识
钢轨的要求
高速客运专线钢轨的要求及材质选择 要求： 1）好的安全性能 2）好的几何尺寸精度 3）好的平直度 4）好的抗接触疲劳性能 材质选择： 1）采用强度等级不大于880MPa的热轧钢轨 2）曲线采用相应的热处理钢轨
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钢轨相关知识
钢轨使用指导意见
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铝热焊相关知识
铝热焊缺陷 京九下行线 k450.380
2010年9月27日9h焊接，18h断裂
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铝热焊相关知识
形成原因 （1）待焊钢轨端面 清理不彻底，有氧化 皮等异物。 （2）预热温度过低， 铝热钢液不足以熔化 轨端。 （3）轨缝太小。焊 缝内铝热钢液的热容 量较小，未能充分熔 化轨端。
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
7.心轨创伤 尖端踏面变形、心轨尖端毛刺或凸 起、踏面掉块 常见部位： 心轨车轮转换点 病因： 心轨尖端高应力 几何形状改变导致局部应力过大 对策： 打磨毛刺恢复正常形状焊接，在 缺陷较轻处加焊
心轨尖端撞伤 （踏面变形）
心轨尖端撞伤 （掉块）
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
钢轨相关知识
钢轨使用指导意见
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钢轨相关知识
钢轨的要求
道岔钢轨的要求及材质选择 要求： 1）良好的耐冲击磨耗性能 2）良好的抗剥离掉块性能 选择： 1）比区间钢轨的强度高一个档次 2）其他强韧性兼备的钢轨 如强度等级为1200~1300MPa，冲击韧性大于100J的贝氏 体钢轨
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钢轨相关知识
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铝热焊相关知识
其表面常带有氧化蓝色。
铝热焊缺陷-热裂
形成原因 （1）焊接过程中焊缝有移动，受拉 或存在较大的拉应力。 （2）过早拆箱，使焊头提前受力。 （3）提前推瘤，使焊头提前受力。 （4）焊头在冷却过程中，未完全凝 固时受到外力的锤击。 （5）焊头在冷却过程中，未完全凝 固时钢轨收缩。
预防措施 （1）在整个焊接过程中严禁 踩踏，敲击，撬动待焊钢轨。 （2）按照工艺要求的时间进 行拆箱和推瘤作业。 （3）焊头温度高于300℃时， 严禁拆除对轨设备。 （4）钢轨随气温收缩较大时， 48 采用钢轨拉伸器保持轨缝大小。
s i kY d
ss为屈服强度； si为位错运动的摩擦阻力； kY 为与材 料有关的常数；d 为晶粒的平均直径。
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金属学基本知识
合金相图简介
• 相图 –表达物质系统的存在状态与化学成分、温度及压力关 系的图线。 • 合金相图 –应用图解的方法，表示合金的成分、平衡相状态及外 界条件(温度、压力等)之间关系的图线，它是研究合 金中的相变规律的基础。
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铝热焊相关知识
铝热焊缺陷-气孔
气孔表面是光滑的， 一般呈圆形。
形成原因 （1）待焊钢轨端面清洁不 彻底，有水渍或油污。 （2）焊剂受潮。 （3）砂模受潮。 （4）封箱泥过多、过湿。 （5）预热温度过低。 （6）预热结束到浇注前的 操作时间太长，使预热后 温度降低较多。
预防措施 （1）彻底清洁待焊钢轨的两个端 面。 （2）严格防止焊接材料受潮。 （3）封箱泥不得太湿，涂抹不易 过多。 （4）钢轨预热温度合理。 （5）提前将焊剂倒入坩埚，准备 好高温火柴，预热完毕后，立即 放置坩埚，点火浇注。
钢轨焊接-基地焊（固定闪光焊）
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钢轨相关知识
500m长钢轨存轨场
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钢轨相关知识
500m长钢轨运输
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钢轨相关知识
移动闪光焊焊接钢轨
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钢轨相关知识
铝热焊焊接
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铝热焊相关知识
铝热焊缺陷-疏松
形成原因 （1）预热时间过长。 （2）局部高温，有过热现象。特别是轨腰 部分有局部过热现象。 （3）预热枪或砂模装偏，位置不居中，形 成一侧有过热现象。 （4）轨缝过大。 预防措施 （1）预热时间适当，不得将轨端烧化。 （2）预热器火焰长度适中。 （3）预热器安放在轨缝正中央。 （4）轨缝合理。 疏松内表面是不光滑的，一般易发生在焊 缝中心处的轨腰及轨底中央三角区。
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
5.滑痕 椭圆或拖长形的硬化区，特别是踏 面有掉块 现象， 踏面变形 常见部位： 所有线路，特别常见于加速、刹车 区域， 两股钢轨都有 病因： 车轮打滑空转、刹车 对策： 加强钢轨观测、打磨小缺陷 在缺陷较重或集中段更换钢轨
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
6.翼轨创伤 踏面变形、翼轨内侧产生毛刺 或凸起、踏面掉块 常见部位： 道岔翼轨车轮转换区域 病因： 翼轨高应力 、几何形状的改变导 致材料承受应力过大 对策： 打磨毛刺恢复正常形状 焊接，在缺陷较轻处加焊
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
4.凹陷 不规则分布、不规则形状、大小不一、 色泽各异、周期分布 常见部位 ： 所有线路钢轨顶面 不规则分布于两股钢轨 根据车轮直径周期性分布 病因： 车轮外物侵入（道砟、金属） 对策： 观测钢轨、确定凹陷深度、打磨
褐色、不规则、直径达30mm
深黑色、圆形、直径达10mm
钢轨的常见伤损
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
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钢轨相关知识
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
2.踏面压痕 向工作边倾斜的圆形，工作边一侧磨损 变色 踏面扩散5至15 mm 常见部位： 钢轨顶面、磨耗较少部位 主要在直线段 病因： 由变形和锈蚀引起的钢轨 应力 、车轮的打滑空转 对策： 观测钢轨、确定波磨深度、打磨 更换钢轨
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钢轨相关知识
钢轨的常见伤损
3.可动心轨压痕 心轨踏面纵向裂纹 常见部位： 高速线路的高速道岔 病因： 钢轨应力（滚动接触） 可动心轨压痕（纵向裂纹） 检查方法： 磁粉检测、目测 对策： 打磨心轨踏面（受限区域 手动打磨）
工务系统关键钢轨继续教育培训班
20131225 青岛
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钢轨相关知识
钢轨的分类
按照化学成分分类
普通碳素钢轨；低合金钢轨；合金钢轨
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钢轨相关知识
钢轨的分类
按照外形尺寸分类： 43kg/m，50kg/m，60kg/m，75kg/m
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钢轨相关知识
钢轨的分类
按照交货状态分类： 热轧钢轨（素轨）； 热处理钢轨（淬火轨）
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钢轨相关知识
钢轨的分类
按照牌号状态分类： U71Mn；U74；U75V（PD3）；U76NbRe；U77MnCr；U78CrV （PG4） 按照强度等级： 80kg级 785MPa U74 90kg级 883MPa U71Mn 100kg级 980MPa U75V U76NbRe
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钢轨相关知识
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铝热焊相关知识
夹渣的形 成是由于 熔渣进入 焊缝而造 成。
铝热焊缺陷-夹渣
形成原因 （1）待焊钢轨端面清理不彻底，有金属氧化渣，氧化皮等。 （2）轨缝过大或产生“跑箱”，钢水量不够，使熔渣不能完全排 出。 （3）镇静时间不够，反应未完成就浇注，熔渣未充分与钢液分离。 预防措施 （1）彻底清洁待焊钢轨的两个端面。 （2）轨缝适中。 （3）坩埚使用前仔细检查是否有破损，放置坩埚时一定要将浇注 46 口放置在砂型上方中央。
钢轨相关知识 钢轨的要求 TB/T3276-2011
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钢轨相关知识 钢轨的常见伤损
1.轨头裂纹 连续平顺的表面裂纹，间距0.5-7mm与工作边约成45度夹角 常见部位： 最常见于外轨工作边 内外股钢轨顶面 尖轨及导曲线工作边及带护轨区域的钢轨 病因： 钢轨的动态应力 对策： 观测钢轨、确定裂纹深度、打磨、 更换钢轨
≥10 ≥20
300～340
320～360 332～391
U75V H
U77MnCr或 U78CrV(PG4) H 贝氏体钢轨
≥1230
≥1280 ≥1200
≥10
≥10 ≥15
≥20
≥20
341～401
370～430
≥70
370～430
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钢轨相关知识 TB/T2344-2012
钢轨的要求
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8.剥落 工作边不规则黑色拖长痕迹、工作 边拖长掉块、踏面拖长掉块、长的剥落也 叫掉块 常见部位： 主要发生于曲线外股（上股） 主要是旧钢轨、疲劳严重钢轨 病因： 轨头内部裂纹延伸至表面导致掉块 裂纹可能改变方向发展为竖向断裂 对策： 加强钢轨观测、在缺陷集中区 域进行超声波探伤、更换钢轨
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钢轨相关知识
1、钢的淬火马氏体
2、Fe-30Ni-0.31C钢的马 氏体转变
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金属学基本知识
相变强化
• 钢经过淬火后会形成强度比较高的马氏体相 –Fe－C过饱和固溶体 –内部有高密度的位错、孪晶等亚结构 • 亚稳定奥氏体不锈钢304(18-8,1Cr18Ni9等) –在经过冷变形后会发生形变马氏体转变 –成分与奥氏体相相同，但结构从fcc变成bcc –强度明显升高，韧性下降
既有客货混运铁路 高速客运专线 重载铁路 道岔钢轨
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钢轨相关知识
钢轨的要求
既有客货混运铁路钢轨的要求及材质选择 要求： 1）足够的强度和耐磨性能 2）好的抗疲劳性能 3）良好的焊接性能 材质选择： 1）在半径1200m以下的曲线上采用热处理钢轨 2）其他采用880~980MPa级的热轧钢轨
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铝热焊相关知识
铝热焊缺陷-夹砂
夹砂是由型砂砂粒进入焊缝金属造成的。 形成原因 （1）砂型研磨后未将产生的浮砂彻底清除。 （2）有杂质进入型腔中。 （3）砂型一次没有扣准，在移动中砂型挤坏掉入型腔内。 预防措施 （1）砂型研磨后彻底清理型腔内的浮砂。 （2）在进行作业时，严禁将异物落入到型腔内。 （3）砂型合箱后如有错位，必须重新打开砂型，清理型腔 内部。
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金属学基本知识
细晶强化
细化晶粒提高金属强度的方法
• 工程材料一般都是多晶体，多晶体中的晶界是位错运动的 障碍物，位错的运动在晶界受阻而塞积，必需有更大的应 力才能使相邻的方位不同的晶粒中的滑移系开动。 • 减小晶粒尺寸就增加了晶界，因而使屈服强度提高。 • 细晶强化不仅可以提高强度，还有利于提高材料的塑性、 韧性和脆断抗力，所以细化晶粒是金属强韧化的有效手段。 • 屈服强度与晶粒大小的关系符合霍尔－派奇(Hall-Petch) 1 公式： 2
钢轨使用指导意见
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钢轨相关知识
钢轨的要求
标准 钢种
U71Mn TB/T2344 U75V 0.71~0.80 0.50~0.80 0.10~0.58 0.70~1.05 0.70~1.20 ≤0.030 ≤0.025 ≤0.030 ≤0.025
C
0.65~0.76
Si
0.15~0.35
Mn
1.10~1.40
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钢轨相关知识
钢轨的要求
重载铁路钢轨的要求及材质选择 要求： 1）高的强度和耐磨性能 2）良好的焊接性能 3）良好的抗内部核伤的疲劳性能 选择： 1）直线上采用强度等级不小于980MPa的热轧钢轨； 2）半径小于等于1500m的曲线上铺设热处理钢轨； 3）其他超高强度和超高耐磨性能的钢轨
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钢轨的要求
钢牌号 U71Mn/ U71Mn G U75V/U75VG 断后伸长率A/ 冲击韧性 Aku/J ％ ≥10 ≥10 ≥10 ≥10 轨头踏面硬度/HB 260～300 280～320
U77MnCr
U78CrV （PG4） U71Mn H
≥980
≥1080 ≥1180
≥8ห้องสมุดไป่ตู้
≥8 ≥10
≥10
铝热焊缺陷-未焊合
待焊的两 个钢轨断 面上有未 熔化的区 域。
预防措施 （1）彻底清洁待焊钢轨的两个端面。 （2）钢轨预热温度合理。 （3）轨缝适中。
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铝热焊相关知识
铝热焊缺陷
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金属学基本知识
碳钢组织
铁素体 Ferrite
球化珠光体
共析钢-珠光体
低碳钢-珠光体
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金属学基本知识
马氏体
P
≤0.030
S
≤0.030
V
0.030
0.04~0.12 ≤0.030
U71MnG 0.65~0.75
TB/T3276 U75VG 0.70~0.78 0.50~0.70 0.75~1.05 ≤0.025 ≤0.025
0.04~0.08
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钢轨相关知识
抗拉强度 Rm/Nm m-2 ≥880 ≥980