基本介紹
- 中文名：碳鋼軌條
- 拼音：tangangguitiao
- 功能：引導機車車輛的車輪前進
- 領域：鐵路建設
- 材料：碳鋼
- 相關概念：軌條
材料,結構分類,軌條損傷的分類,鋼軌核傷,鋼軌接頭損傷,鋼軌縱向與垂直水平裂紋,鋼軌軌底裂紋,軌條損傷的探測,超音波探傷,磁粉探傷,渦流探傷,軌條損傷的處理,
材料
高碳鋼在經適當熱處理或冷拔硬化後，具有高的強度和硬度、高的彈性極限和疲勞極限(尤其是缺口疲勞極限)，切削性能尚可，但焊接性能和冷塑性變形能力差。由於含碳量高，水淬時容易產生裂紋，所以多採用雙液淬火(水淬+油冷)，小截面零件多採用油淬。這類鋼一般在淬火後經中溫回火或正火或在表面淬火狀態下使用。主要用於製造彈簧和耐磨零件。 碳素工具鋼是基本上不加入合金化元素的高碳鋼，也是工具鋼中成本較低、冷熱加工性良好、使用範圍較廣的鋼種。其碳含量在0.65一1.35%，是專門用於製作工具的鋼。
結構分類
鋼軌的類型是以每米長的鋼軌質量千克數表示的。我國鐵路上使用的鋼軌有75kg/m、60kg/m、50kg/m，43kg/m和38kg/m等幾種。鋼軌的斷面形狀採用具有最佳抗彎性能的工字形斷面，有軌頭、軌腰以及軌底三部分組成。為使鋼軌更好地承受來自各方面的力，保證必要強度條件，鋼軌應有足夠的高度，其頭部和底部應有足夠的面積和高度、腰部和底部不宜太薄。以上各種類型鋼軌中，38kg/m鋼軌現已停止生產，60kg/m、50kg/m鋼軌在主要幹線上鋪設，站線及專用線一般鋪設43kg/m鋼軌。對於重載鐵路和特別繁忙區段鐵路，則鋪設75kg/m鋼軌。此外，為了適應道岔、特大橋和無縫線路等結構的需要，我國鐵路還採用了特種斷面（與中軸線不對稱工字型）鋼軌。現採用較多的為矮特種斷面鋼軌，簡稱AT軌。
軌條損傷的分類
鋼軌傷損是鐵路軌道交通中較為嚴重的問題，直接影響了列車運行的安全與平穩，與運輸成本、鋼軌材料的選定以及相關的設計製造有著密切的關係。鋼軌需要支持並且引導機車按照規定的方向來行駛。然而在長期的使用過程中，鋼軌會出現損傷，例如常見的折斷、裂紋以及其他影響性能的各種情況。只有明確鋼軌傷損及其成因，才能更好地提高鋼軌探傷的工作質量。
鋼軌核傷
主要是因為鋼軌在冶煉或者是軋制的過程中，所使用的材質比較差，或者是在使用過程中存在著缺陷，使得機車在反覆荷載的作用下，應力得以集中，疲勞源不斷增加並且擴展。鋼軌核傷主要發生在鋼軌的頭部位置內側，並且伴隨核傷的直徑加大，鋼軌所承載的能力便會隨之降低。因此在高速重複載荷的作用下，鋼軌極其容易發生折斷。
鋼軌接頭損傷
這是線路當中最為薄弱的一個環節，機車車輛車輪不斷作用於鋼軌的接頭上，使得承受最大的慣性力要比其他部位增加55%左右。因此在平常的鋼軌探傷過程中，經常會發生螺孔裂紋或者是馬鞍形磨耗等。
鋼軌縱向與垂直水平裂紋
鋼軌縱向與垂直水平的裂紋主要是因為鋼軌製造工藝較差，沒有重視鋼錠中存在的嚴重偏析、縮孔、夾雜等問題。使得鋼錠在軋製成為鋼軌之後，那些缺陷就會成片狀地殘留在鋼軌頭部、鋼軌軌腰部位還有鋼軌軌底部位，相反地與鋼軌縱向平行，呈現水平或者是垂直的狀態。
鋼軌軌底裂紋
從鋼軌腰垂直縱向裂紋向下發展，便成為了鋼軌軌底裂紋。鋼軌軌底銹坑或者是劃痕便會形成鋼軌軌底橫向裂紋。另外在製造鋼軌的過程中，鋼軌軌底有軋制、與墊板軌枕間不密貼等缺陷，使得鋼軌底部受到極大的應力，從而導致鋼軌軌底橫向裂紋或者破裂。
軌條損傷的探測
超音波探傷
超音波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，並由一截面進入另一截面時，在界面邊緣發生反射的特點來檢查零件缺陷的一種方法，當超音波束自零件表面由探頭通至金屬內部，遇到缺陷與零件底面時就分別發生反射波，在螢光屏上形成脈衝波形，根據這些脈衝波形來判斷缺陷位置和大小。
磁粉探傷
磁粉探傷利用了鋼鐵製品表面和近表面缺陷（如裂紋，夾渣，發紋等）磁導率和鋼鐵磁導率的差異，磁化後這些材料不連續處的磁場將發生畸變，形成部分磁通泄漏處工件表面產生了漏磁場，從而吸引磁粉形成缺陷處的磁粉堆積——磁痕，在適當的光照條件下，顯現出缺陷位置和形狀，對這些磁粉的堆積加以觀察和解釋，就實現了磁粉探傷。
渦流探傷
渦流探傷是以交流電磁線圈在金屬構件表面感應產生渦流的無損探傷技術。渦流磁場方向與外加電流的磁化方向相反，因此將抵消一部分外加電流，從而使線圈的阻抗、通過電流的大小相位均發生變化。管的直徑、厚度、電導率和磁導 率的變化以及有缺陷存在時，均會影響線圈的阻抗。若保持其他因素不變，僅將缺陷引起阻抗的信號取出，經儀器放大並予檢測，就能達到探傷目的。
軌條損傷的處理
(1)鋼軌在使用一段時間後採用打磨方法將鋼軌踏面形狀打磨成更接近鋼軌原有的型(狀)線，這樣可將輪軌接觸點轉移到鋼軌的踏面中央部位，減小接觸應力，控制接觸疲勞裂紋的形成和擴展。改變輪軌接觸的位置和形態，也可以將火車的車輪打磨成磨耗形踏面來改變輪軌接觸的位置和形態。採用磨耗形車輪後將原來的錐形接觸變成圓弧接觸，減小了橫向壓力同時也降低了輪軌接觸應力磨耗形踏面由於與鋼軌面的接觸是圓弧接觸，因而它的接觸應力較錐形踏面降低了70%，防止了鋼軌頭部疲勞裂紋的形成和擴展。
(2)通過改善線路條件(如線路參數的設定可根據線路的實際情況改變原線路下股軌底坡的設計，將原1/40改為1/20可以降低上股的橫向壓力，即減輕了輪軌接觸間的接觸應力;提高道床的平順度，加強道渣的清理等措施完善線路的維修與養護，維修與養護的好壞直接關係到輪軌接觸應力的大小，即直接影響鋼軌產生接觸疲勞損傷的時間)，也可以達到改變輪軌接觸形態，改善和降低輪軌接觸應力和橫向壓力，從而達到減少和消除接觸疲勞傷損的目的。
(3)線上路上可選用耐磨性一般的U71Mn鋼軌即可。
