钢轨螺栓孔裂纹的原因及采取的措施

钢轨接头是线路的薄弱环节，车轮作用在钢轨的最大惯性力要比其他部位大60%左右，钢轨接头的主要伤损类型是螺孔裂纹，其次是下颚裂纹、马鞍形磨耗，螺栓孔裂纹产生的数量多，伤损发展快，直接威胁行车安全，干扰正常的运输秩序，给防断工作带来很大压力。

1 现状统计调查

1.1 按月份对钢轨螺栓孔裂纹统计

1.2 按线别对钢轨螺栓孔裂纹统计

结论：防螺栓孔裂纹的重点线别在滨洲线上行、伤损发展在1、2、3、4、11、12月份。

2 影响钢轨螺栓孔裂纹的因素分析

2.1 螺栓孔受力分析

螺栓孔受力主要有动态冲击力、静态应力、应力集中三种。动态冲击力是列车在通过钢轨接头时，对接头产生冲击力，其冲击力比非接头大3~4倍，速度、载重越大，冲击力越大，如此大的冲击力对接头难免有影响。

静态应力就是钢轨接头不受动态力的作用下，螺孔周边受到力，如双头接触式夹板在扭力很大的情况下，产生螺栓孔张力；钢轨接头不平顺（轨缝不合理、接头形成上下错牙等），致使接头螺栓杆与钢轨螺栓孔接触，产生应力，轨缝越大，应力越大，在列车通过时时，螺栓孔受力越复杂，受力也越大，产生螺孔裂纹概率就更大。

应力集中是指接头局部区域的最大应力值比平均应力值高的现象，如果各种外界应力（拉应力、剪应力、扭应力等）叠在一起，超过材料的抵抗轻度，常引起裂纹。

钢轨接头处螺栓孔的存在，减少了钢轨的截面面积，螺栓孔截面处的应力得到增大，因此，接头薄弱环节的薄弱处所是螺栓孔处。

2.2 螺栓孔状态不良分析

特别是在我段管内，地处寒冷地带，温度较低，钢轨收缩，使钢轨与夹板间的活动余地减少，增大孔壁的受力，更易于裂纹的产生。螺栓孔壁存在应力集中的薄弱处所，如存在裂口、毛刺、尖角等，在更换时没有发现或没有处理，在列车荷载的反复作用下，易于发生应力集中，导致轨孔伤损。钢轨螺栓孔周边有轨道连接线孔，螺栓孔钻制不良（位置不正、两螺栓孔净距不合要求），这些缺陷都会在螺栓孔周边产生应力集中，进而形成螺孔裂纹。

2.3 线路养护不良

由于钢轨接头养护工作不到位，造成道床板结，轨枕空吊、高低错牙、接头螺栓扭力不足或下路爬行，产生大轨缝，这些不良接头状态都会增加机车对接头的冲击力。

3 完善检查、控制制度，减少钢轨裂纹的产生，防止断轨

3.1 螺孔裂纹分析

从螺栓孔受力分析可知，重载、快速是影响钢轨螺孔裂纹的主要因素，而重载快速是铁路发展的必然趋势，要想从根本上控制钢轨螺孔裂纹的出现，就必须消除钢轨接头，铺设跨区间无缝线路，但在我段大坡道、小半径曲线因经常更换侧磨轨，无法全部更换长轨，故建议曲线侧磨轨处的接头夹板采用摩擦冻结夹板或减震夹板，减少（缓）因接头动力冲击产生的螺栓孔裂纹。

3.2 线路的养护维修

一是经常性的调整接头轨缝，加强线路锁定是减少螺栓孔水平裂纹的最有效措施。二是有计划的清筛接头下板结道床，保持轨下的弹性基础，加强接头下道床的捣固消除空吊、低接头等作业，能有效的减缓接头对钢轨的冲击，减少冲击应力。

3.3 钢轨的养护维修

一是在钢轨上钻螺栓孔不得重叠，且必须倒棱，减少螺栓孔的应力集中，改善螺栓孔边缘的状态，减少螺孔裂纹的产生（倒棱标准说明一下）。二是两螺栓孔的净距，不得小于孔径的两倍，直径不同时按大孔径计算，严禁烧孔和冲孔。三是更换钢轨时，挑选磨耗（垂磨、侧磨）一致的钢轨或对接头进行焊补打磨，减少接头的冲击力。四是异型轨接头，按标准采用双承式异型铁垫板，减缓接头的挠度。

3.4 钢轨探伤与检查

根据钢轨的疲劳程度、伤损发展规律，在每年的10~3月，缩短钢轨探伤周期，提高钢轨螺 栓孔的探测能力，及时发现螺孔裂纹。对伤损钢轨多发区段，冬季安排手工检查，重点检查钢轨外观状态，研判是否发生裂纹。

文章来源：

原文名称：钢轨螺栓孔裂纹的原因及采取的措施

作者信息：陈爱军（哈尔滨局集团公司海拉尔工务段，内蒙古满洲里021400）

期刊信息：民营科技2018年 第5期