对于提高钢轨工厂焊接接头可靠性的研究

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1、铁道建筑118RailwayEngineering文章编号：1003—1995(2012)07—01l8．03提高钢轨工厂焊接接头可靠性的研究牛道安(昆明铁路局，云南昆明650011)摘要：通过对影响钢轨焊接接头可靠性因素的分析，找出了焊接工艺过程中产生缺陷的原因，提出了消除应力集中点，减少和消除焊接过程中残余应力的控制措施，通过研发国内首创的轨腰焊缝自动化打磨机、轨底焊缝自动化打磨机和预拱度控制装置等设备，消除或减少了焊接过程中的残余应力和微细裂纹，减少了应力集中点，对于提高钢轨工厂焊接接头可靠性有显著效果。关键词：钢

2、轨焊接残余应力应力集中中图分类号：U213．92文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003．1995．2012．07—36钢轨折断严重危及列车的运行安全，随着列车运行速度的提高，防止钢轨折断显得尤为重要。钢轨焊1影响钢轨焊接接头可靠性因素缝的伤损、折断占钢轨伤损和折断总数的比例较大。根据近几年钢轨折断和伤损的统计资料，无缝线路钢焊缝折断集中发生在焊带和焊接热影响区。根据轨的焊缝伤损占疲劳伤损总数的60％左右，无缝线路对大量焊缝处钢轨的折断原因的分析，造成焊缝处钢钢轨折断发生在焊缝处的比例达70％。因此，

3、提高焊轨疲劳折断的原因主要有焊缝处存在应力集中、焊缝缝的可靠性是减少钢轨折断的主要途径。无缝线路长处有裂纹源或残余应力影响。钢轨是由标准定尺长度的钢轨(长度25m和100m)1)应力集中分析在焊轨工厂焊接成500m长钢轨，用专用长轨车运到钢轨工厂焊接采用闪光接触焊，完成加热后进行现场铺设的，本文主要讨论工厂焊接可靠性控制。顶锻焊接，形成的焊瘤比钢轨原断面大，需要用推瘤刀2008年在昆明黄龙山建设焊轨基地，在焊接工艺切除。推瘤刀的刀痕(深度达1mm)形成了应力集中的设计和优化过程中开展了以提高焊缝可靠度为目标点；在传统工艺

4、中为消除刀痕采用手砂轮手工打磨推的研究和探索，并付诸了实施。在可靠性控制方面，实瘤后的焊带，造成的凸凹不平形成新的应力集中点施了多项科研课题，解决了传统工艺中存在的缺陷，先(图1中所示1，2，3处)；在传统焊接工艺中不考虑两后研制了钢轨焊接计算机管理系统、钢轨轨腰焊缝自根焊接钢轨的高度偏差，任意选取两根钢轨焊接，造成动化打磨机床、轨底焊缝自动化打磨机、焊接预拱度控焊带两侧轨底面不能保持在一个平面(图1中所示6，制工装和弹性辊筒线等设备，在生产中消除或减少了7处)，部分焊带处轨底高差较大，也形成应力集中。焊接过程中的残余应

5、力和微细裂纹，减少了应力集中以上三种应力集中，使裂纹源快速发展，导致钢轨点，提高了钢轨工厂焊接接头可靠性。折断。2)焊缝处有裂纹源或残余应力收稿日期：2012-03—20；修回日期：2012—04．20为了能较好地满足焊接后焊缝两侧钢轨顶面和作作者简介：牛道安(1965一)，男，河南巩义人，高级工程师。用边平直度公差的要求，传统工艺采用焊接后冷校直新接头位置与既有接头位置相错12．5m左右，从而造2011(3)：114—115．成部分地段钢轨大腰处出现空吊现象，直线段钢轨肥[2]中华人民共和国铁道部．铁运[2001]23

6、号铁路线路维修规则[s]．中华人民共和国铁道部，北京：中国铁道出版社，边开始显现，小半径曲线地段大胶垫、尼龙挡板座的伤2001．损仍然比较严重，需要进一步的整治。[3]杨庆勇．重载铁路小半径曲线换铺无缝线路施工技术[J]．参考文献铁道建筑，2011(6)：132．134．[1]刘良子．既有线钢轨调边使用及施工技术[J]．铁道建筑，(责任审编王红)2012年第7期提高钢轨工厂焊接接头可靠性的研究1l9轨进行分类，分为只适合选配在长轨头部、轨尾和轨条A—A断面图的任何位置三类，分别命名为一类轨，二类轨，三类轨。钢轨高、钢轨轨

7、头宽、钢轨轨底宽规定值分别为A，B，C；实测A端钢轨高、钢轨轨头宽、钢轨轨底宽分域l，2，3为推瘤刀痕和手工打磨别为A1，A2，A3，其超差值分别为=A1一A，=A2造成的应力集中点，6，7为钢轨高差造成的应力集中点。一A=A3一C；B端钢轨高、钢轨轨头宽、钢轨轨底，宽分别为1，日2，B3，其超差值分别为=B1一A，卢：B2一B，A=B3一C；对差值与允许误差值进行判别图1钢轨断面应力集中是否合格，如某钢轨某项宽度是否合格可以用式(1)工艺，虽然焊缝平盲度达到了要求，但是产生了残余应进行判定力，个别情况下产生裂纹源。由于

8、钢轨化学成分中含(，)：』u，‘>(1)碳量较高(0．65％～0．78％)，含Mn量达1％左右以及含Si和V，属高碳钢，在常温下的延展性能较差；二合格后的钢轨就可进行相配。是钢轨断面积较大，抗弯截面模量大，在常温下通过施钢轨A端是否合格可表示为加机械外力校直焊接不平顺，使焊缝处局部轨底角和Y=(，⋯)·fc(卢，卢⋯