钢轨白点总结

1.钢轨中的小白点和“小麻点”虽然低倍特征很相似, 但经仔细观察和比较其实质是完全不同的, 小白点具有一般白点所固有的特征, 不过细小而已。而“小麻点”没有白点任何特征, 它只是一种析出相。因此对两种低倍缺陷应严加区分 。

2.这种析出相很易被试剂浸蚀, 此时易被认为显微裂纹。

3.该析出相经热处理可消除。对析出相的确切形成原因以及对使用有何影响, 尚不清楚, 有待进一步深入研究。2100433B

将小白点和“小麻点”试样经820℃淬火处理, 作横向断口试验, 其结果是小白点的断口上出现银灰色小斑点, 而“小麻点”试样断口上无此特征 。

粗看起来小白点和“ 小麻点” 低倍形貌很相似。它们均处于钢轨轨头通常产生白点的区域内, 宽度约有20mm。缺陷异常细小,多数只有0.1-1mm, 肉眼很难看清它们的真实形貌。但在放大镜下可清楚地看出两者的宏观外形是不同的。小白点多数垂直于轧制方向呈锯齿状裂纹,而“小麻点”是有一定深度的如虫蛀的小孔穴, 其分布无规律 。

冶标YB32-60指出铁道用钢轨中如发现白点, 则该炉罐号的钢轨就要全部作废。可见, 白点对钢轨质量影响的严重性。由此感到对白点能否作出正确判断, 这不仅直接关系到钢轨的能否使用, 而且事关铁路的安全运输。

一般地说, 钢轨中白点是易于判断的,但有时也会遇到特殊情况, 使人难于判定。近来我们作钢轨低倍检验时就曾遇到过两种情况一种低倍缺陷, 称小白点另一种低倍缺陷, 称“小麻点”。两者低倍特征十分相似。当时, 对“小麻点”的认识很不一致。有的认为它就是小白点, 有的认为是疏松, 夹杂物等。都没有足够的科学依据给予解释。经过研究, 肯定了它是不同于小白点性质的一种低倍现象 。

钢轨白点(crack formed by entrapped hydragen gas)是指钢轨钢冶炼过程中残留于金属晶格的游离氢气引起金属细微内裂的材质缺陷 。它是形成严重危及行车安全的钢轨核伤根源。可用控制冷却或真空铸锭等先进冶炼技术将其消除。

钢轨按中国国家标准和冶金工业部标准分为铁路用钢轨、轻轨、导电钢轨和起重机钢轨等。

(1)铁路用钢轨

在碳素钢轨基础上发展了低合金钢轨。高碳低合金钢轨比碳素钢轨强度高，耐磨性、耐压性、抗脆断性和抗疲劳断裂性更好。铁路用钢轨品种用38、43、50、60、75kg/m等。在钢轨生产过程中应特别注意防止白点的产生。

(2)轻轨

主要用于矿业和林业，其品种有5、8、11、15、18、24kg/m。轻轨主要由碳素钢制造，少部分使用低合金钢制造。在矿山、井下以及林区等处用的轻轨要求耐腐蚀，为此钢中加入适量的铜、铬、磷、钒等合金元素。

(3)导电轨

用于地下铁路导电的钢轨，要求有良好的导电性，即15℃ 时电阻率小于0.125μΩ.m.它采用优质低碳铝镇静钢制造。

(4)起重机钢轨

用于各种起重机导轨用的特种截面钢轨，其化学成分和制造工艺与铁路用钢轨相同。品种有QU70、QU80、QUl00、QUl20等 。

钢轨桩设置时，将旧钢轨放置在事先准备好的钻孔中，放置时应使钢轨轨底正对滑坡推力方向(如图2所示)。钢轨置人钻孔以后，需用混凝土或水泥砂浆充填钢轨与孔壁间的空间，使钢轨与混凝土或砂浆以及孔壤岩石联成一体。这样可充分发挥钢轨的抗滑作用并可防止钢轨的锈蚀。钢轨桩适用于滑坡推力不大，岩体较完整的岩质边坡，它比大断面钢筋混凝土抗滑桩有轻便、灵活、便于施工等优点。因此在国内外露天矿滑坡防治工程中广泛应用。

钢轨桩钢轨桩的受力状况

随岩体结构不同，钢轨桩的受力状态也不同。坚硬岩体沿一很薄的滑面滑动时[如图3中(a)所示]，抗滑桩主要承受剪切应力；如果岩体沿一层软弱的破碎带或一弱层滑动[如图3中(b)所示]，由于在滑面处出现塑性变形，而使桩体承受弯曲产生的拉压应力；如果滑体是松散体或碎裂岩体[如图3中(c)所示]，则桩体也是承受弯曲产生的拉压应力。

总的说来，钢轨桩的受力状态还研究得很不够，如钢轨上外力的具体分布至今仍不十分清楚，有待进一步研究分析。

钢轨桩钢轨桩主要设计参数

钢轨桩抗滑力计算原则

如前所述，当岩体坚硬，滑动面很薄时，桩体受剪力较大，可考虑桩体是受剪切，但在一般情况下都是受弯曲的。在计算钢轨桩抗滑力时，一般可结合现场地质情况，有条件时进行现场桩体应力测试、模型试验等，得出桩体的应力状态，分析桩体的受力形式，进而确定按剪切或弯曲条件计算。例如，阜新海州露天煤矿的钢轨桩是按受弯曲来计算的。也有人将钢轨桩视为是弹性地基上的弹性地基梁用连杆法求解桩体内力。必须说明，钢轨桩的设计计算方法是不成熟的。在实际工程中，必须结合具体条件分析应用。

锚固深度和桩长

锚固深度即为桩埋人滑面以下稳定基岩中的深度，它应以桩体在滑坡推力作用下不被拔出以及在桩底不会产生新的滑面为条件。一般情况下，当滑床岩体较完整，强度较大时，锚固深度可取小些。阜新海州露天煤矿▽86站锚固深度取3～5m。

桩的锚固深度与桩在滑面以上的长度之和即为桩长。桩长应保证不会产生越过桩顶的滑坡。但在一般情况下为施工方便而易于钢轨定位，常使桩长能露出滑体表面。这样也为地面观测提供了方便条件。

桩距和排距

稳定一个滑体通常需没置许多桩。桩成排布置，而且常是双排或多排，排与排之间的桩位相互错开。

桩距取决于桩的总数和岩体强度。要防止软质土岩自桩间挤出，如滑坡推力较小，土岩强度又较大，则桩距可适当大些。

粘土岩易被水浸润而软化滑动，宜选用较大直径的钢轨桩或管桩。随桩径增大，柱后形成坚实的粘土岩楔(如图4所示)，它将阻止桩间岩土向桩外挤出。阻止岩体挤出的阻力为：

桩间岩体的稳定条件应满足：

由上式得：

双排或多排孔时排距一般近似取桩距。对于露天矿采场边坡，由于施工条件的限制，一般每个台阶设1～2排桩。

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。