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。