高速鐵路鋼軌養護技術及常見病害處理2020年11月曾佳廣州局集團公司張家界工務段Tel-mail:clockemail@2目錄01鋼軌的選用1.高鐵主要鋼種2.鋼軌廓形

3.鋼軌鋼的命名及標識4.鋼軌的選用02鋼軌主要傷損1.鋼軌主要傷損2.新線介入時應注意的問題03鋼軌打磨技術1.鋼軌檢測設備2.鋼軌打磨3.鋼軌打磨應注意的問題3第一部分1.高鐵主要鋼種正線應采用符合相應技術標準的60kg/m、100m定尺、強度等級為880MPa熱軋鋼軌，兼顧貨運的應采用強度等級為980MPa熱軋鋼軌。U71Mn/U71MnG鋼軌U71Mn鋼軌為我國至今使用時間最長的鋼軌，其強度等級為880MPa，軌頂面硬度260-300HB，有較好的韌、塑性，焊接性優良。U75V/U75VG鋼軌U75V為含釩微合金鋼軌（以前曾稱之為PD3鋼軌）,其強度980MPa級，軌頂面硬度280-320HB。目前在我國鐵路的繁忙干線上廣泛使用。U68CuCr-耐蝕鋼軌通過添加Cu、Cr等合金元素，達到耐鋼軌銹蝕的作用，其強度980MPa級，軌頂面硬度可達280-320HB。高速鐵路用鋼軌與普速鐵路用鋼軌屬于同鋼種鋼軌，只是在夾雜物等級、外形尺寸精度、表面質量等方面有不同指標要求，高速鐵路用鋼軌完全滿足并優于普速鐵路用鋼軌。在后續焊接使用時，同鋼種帶G和不帶G的鋼軌，焊接工藝和型式檢驗通用，無需分別做型式檢驗。

鋼軌的選用4第一部分2.鋼軌廓形3種鋼軌廓形60D廓形TB60廓形60N廓形4種車輪踏面形式LMALMS1002CNXP55普通鐵路客、貨車CRH1、CRH2、CRH380A、CR400AF動車組CRH3、CRH380B、CRH380D、CR400BF動車組CRH5動車組

鋼軌的選用5第一部分2.鋼軌廓形

鋼軌的選用6第一部分2.鋼軌廓形

鋼軌的選用7第一部分3.鋼軌鋼的命名及標識鋼軌鋼的命名第一個字母U，代表軌鋼（軌字漢語拼音GUI的第二個字母）,后面的數字代表平均含碳量，再后面的字母代表合金化的元素，如U75V代表平均含碳量為0.75%、采用釩合金化的鋼軌鋼。

鋼軌的選用8第一部分3.鋼軌鋼的命名及標識鋼軌標識鋼軌一側的軌腰上軋制凸出標記順序為：生產廠標志；鋼軌軌型；（如60代表60kg/m）鋼軌鋼牌號；（如U75V、U71Mn）制造年（軋制年度末兩位）、月。(如04代表軋制年度為2004年；Ⅲ代表3月份軋制；Ⅵ代表6月份軋制。)

鋼軌的選用9第一部分鋼軌標識攀鋼鞍鋼包鋼武鋼10第一部分4.鋼軌的選用200km/h以上高速客運線路應選用強度等級為880MPa的U71MnG熱軋鋼軌，200～250km/h客貨混運線路應選用強度等級為980MPa的U75VG熱軋鋼軌。曲線半徑R≤2800m的正線線路，以及R≤1200m的動車組運行入庫和出庫線、聯絡線等應選用相應的熱處理鋼軌：采用U71MnG鋼軌的線路應選用熱處理鋼軌U71MnH或U71MnGH，采用U75VG鋼軌的線路應選用熱處理鋼軌U75VGH或U75VH。

鋼軌的選用11第一部分4.鋼軌的選用高速鐵路道岔用軌300～350km/h的高速鐵路應選用U71MnH/U71MnGH在線熱處理鋼軌。200～250km/h的客貨混運鐵路選用U75VH/U75VGH在線熱處理鋼軌，鋼軌斷面包括TB60、60AT1、60AT2等。

鋼軌的選用12第一部分4.鋼軌的選用鋼軌硬度等級的適用條件在直線上不宜鋪設高硬度的熱處理鋼軌（除多個曲線的夾直線外）。在直線上鋪設高硬度鋼軌，會因為輪軌難以磨合導致滾動接觸疲勞傷損RCF如斜裂紋、剝離掉塊、隱傷等，甚至出現核傷。硬度太高的熱處理鋼軌，擦傷后容易發生斷軌；在直線上鋪設高硬度熱處理鋼軌，一旦發生擦傷，因難以磨耗且裂紋擴展較快，容易發生斷軌。盡量采用百米鋼軌，包括百米熱處理鋼軌。

鋼軌的選用13第一部分4.鋼軌的選用鋼軌強度等級的選擇應考慮輪軌硬度匹配關系在高速鐵路上，鋼軌硬度不宜太高，車輪硬度不宜太低；要考慮輪軌硬度匹配以及輪軌磨合。在普通鐵路上，輪軌磨耗均較為嚴重時，應同時提高輪軌的硬度：在曲線上，鋼軌硬度應高于車輪硬度，在直線上，鋼軌硬度最好低于車輪硬度。

鋼軌的選用14目錄01鋼軌的選用1.高鐵主要鋼種2.鋼軌廓形

3.鋼軌鋼的命名及標識4.鋼軌的選用02鋼軌主要傷損1.鋼軌主要傷損2.新線介入時應注意的問題03鋼軌打磨技術1.鋼軌檢測設備2.鋼軌打磨3.鋼軌打磨應注意的問題15第二部分鋼軌主要傷損上股鋼軌的側磨鋼軌魚鱗裂紋及剝離掉塊鋼軌波磨鋼軌疲勞核傷鋼軌主要傷損鋼軌擦傷16第二部分1.上股鋼軌的魚鱗狀裂紋及剝離掉塊產生原因：列車通過曲線上股時，上股鋼軌受到輪軌橫向力和垂向力的共同作用。車輪踏面與鋼軌軌距角接觸，接觸面積小，接觸應力過大，超過材料的屈服極限，在材料的棘輪效應下，材料發生塑性耗竭，最終形成裂紋。輪軌關系不良時，上股鋼軌輪軌不能共形接觸，會加快魚鱗狀裂紋的產生。鋼軌主要傷損17第二部分1.上股鋼軌的魚鱗狀裂紋及剝離掉塊鋼軌主要傷損18第二部分1.上股鋼軌的魚鱗狀裂紋及剝離掉塊應對措施：改善輪軌關系-采用新廓形鋼軌60N或75N；采用高強耐磨鋼軌；大機打磨：修理性打磨：針對已出現裂紋和掉塊的鋼軌，以打磨傷損為主，可以采用漸進式打磨的方式逐步進行打磨。預防性打磨：設計預防性打磨廓形。鋼軌主要傷損19第二部分2.上股鋼軌的側磨產生原因：側磨主要是因為曲線輪緣貼靠到工作邊外側后，在輪軌橫向力的作用下引起的材料磨損。應對措施：采用高強耐磨鋼軌（包括1180MPa級及以上的熱處理鋼軌或貝氏體鋼軌）；進行科學輪軌潤滑；適當設置欠超高（10%-15%）。鋼軌主要傷損20第二部分2.上股鋼軌的側磨鋼軌主要傷損叉跟尖軌側磨掉塊曲尖軌側磨掉塊21第二部分3.鋼軌波磨由于鋼軌在投入使用后，隨著運營時間的增加，會逐漸在鋼軌頂部沿其縱向出現一種規律性的類似波浪形狀的周期性不平順磨損現象，是輪軌系統普遍存在的一種損傷形式。在各不同鐵路運輸系統中均有出現，如重載鐵路、高速鐵路、地鐵和輕軌線路。鋼軌主要傷損22第二部分3.鋼軌波磨鋼軌主要傷損23第二部分鋼軌主要傷損3.鋼軌波磨《高速鐵路無砟軌道線路維修規則》（鐵運[2012]83號）第5.2.1條鋼軌修理作業要求：當鋼軌出現表5.2.1所列表面輕傷及其他表面傷損時，應及時進行修復，或采用無損加固處理。24第二部分3.鋼軌波磨應對措施：

及時進行大機打磨，重點打磨軌頂面；采用硬度較高的鋼軌；增加和保持軌道彈性；通過搗固的方法，改變道床的固有頻率。鋼軌主要傷損25第二部分4.鋼軌疲勞核傷核傷是一種典型的接觸疲勞傷損，裂紋源分為軌頭內部和表面。裂紋源在軌頭內部：踏面下一定深度范圍內（5-12mm）輪軌剪切應力的分布區內存缺陷（夾雜物、白點等），這些缺陷位置發生應力集中，形成了裂紋源。裂紋源在表面：軌頭表面的剝離掉塊、擦傷等缺陷，產生應力集中，形成了裂紋源。鋼軌主要傷損26第二部分4.鋼軌疲勞核傷應對措施：

改善輪軌接觸狀態，降低鋼軌受力；采用具有高疲勞性能的鋼軌；減少鋼軌的內部夾雜物（主要是硅酸鹽和氧化鋁）。鋼軌主要傷損27第二部分以上均屬于滾動接觸疲勞傷損（RCF）控制措施：應采用60N廓形或專門設計的廓形進行打磨，并重點打磨軌距角，軌距角打磨量應在60N的基礎上再打磨0.3~0.6mm以上，以抵抗RCF，有效控制曲線上股、曲尖軌等鋼軌近軌距角處的裂紋萌生與擴展。鋼軌主要傷損28第二部分5.鋼軌擦傷鋼軌擦傷是目前我國高速鐵路鋼軌傷損的主要形式之一，輪軌擦傷主要有4種類型：第一類是機車啟動時車輪空轉造成的擦傷；第二類是下坡制動造成的擦傷；第三類是個別輪對抱閘行駛造成的軌面縱向連續擦傷；第四類是輪軌接觸面相對滑動造成的擦傷。鋼軌主要傷損29第二部分5.鋼軌擦傷下左圖為典型的軌面縱向連續擦傷形貌，右圖為該類擦傷的組織情況，馬氏體層深度約為0.2mm。鋼軌主要傷損a鋼軌表面連續擦傷鋼軌表面擦傷處金相組織（從右至左：白亮層+回火組織+基體組織）馬氏體組織深度約0.2mm30第二部分5.鋼軌擦傷案例一:鋼軌擦傷、掉塊運營1年零5個月后，在某站岔區鋼軌上出現軌面剝離掉塊，每處掉塊間隔均為1.8m，深度0.5~1.4mm，軌面硬度在560～600HB之間。經分析，軌面剝離掉塊為馬氏體組織，系由軸距為1800mm的鐵路貨運機車造成的啟動擦傷發展而來。鋼軌主要傷損(A-A截面)31第二部分5.鋼軌擦傷案例二:大坡道機車制動、啟動擦傷運營10個月后，坡度為18.5‰的坡道上、下行線路各出現一段表面擦傷，16米范圍內共發現6對軌面擦傷，間距1.8m，左右股對稱分布，形狀為不規則橢圓形，位于軌面中心，掉塊位置偏向軌距角。鋼軌主要傷損隱傷輕微掉塊嚴重掉塊32第二部分5.鋼軌擦傷鋼軌擦傷處理措施：打磨處理：擦傷深度小于1mm時，使用小型打磨設備進行人工打磨。銑磨處理：用銑磨車對擦傷區段鋼軌進行銑磨；銑磨深度1.0~2.0mm（一般擦傷形成的馬氏體組織深度為1.5mm左右）。換軌處理。鋼軌主要傷損33第二部分鋼軌表面缺陷辨別與處理對表面存在冷傷缺陷的鋼軌，凡超過深度應及時更換下道；對熱傷缺陷，應區別對待。熱軋缺陷對鋼軌安全使用的影響相對較小。對于存在的熱軋缺陷，深度在標準范圍內的，即軌面缺陷不大于0.35mm，不予處理；軌面上存在深度超出標準要求不大時，可以采用人工打磨或結合鋼軌預打磨的方式處理，深度較大時，具體情況具體分析。鋼軌主要傷損新線提前介入應注意的鋼軌問題34第二部分新線提前介入應注意的鋼軌問題鋼軌表面缺陷辨別與處理鋼軌主要傷損因軋制造成的表面缺陷--熱傷缺陷35第二部分新線提前介入應注意的鋼軌問題鋼軌表面缺陷辨別與處理對冷傷應嚴格要求：對于存在的冷傷缺陷，如施工過程中造成的軋傷、異物壓入等，深度在0.5mm以內，可采用人工打磨或大機打磨的方式處理，打磨后鋼軌的尺寸公差及平直度應滿足標準要求。當缺陷深度超過0.5mm，應具體情況具體分析，建議采用更換鋼軌的方式處理。鋼軌主要傷損冷狀態下造成的表面缺陷—冷傷缺陷36目錄01鋼軌的選用1.高鐵主要鋼種2.鋼軌廓形

3.鋼軌鋼的命名及標識4.鋼軌的選用02鋼軌主要傷損1.鋼軌主要傷損2.新線介入時應注意的問題03鋼軌打磨技術1.鋼軌檢測設備2.鋼軌打磨3.鋼軌打磨應注意的問題37第三部分1.鋼軌檢測設備有哪些鋼軌項目要檢測？技術參數：廓形、平順度、硬度、粗糙度；病害：表面裂紋、波磨、核傷。有哪些鋼軌檢測設備？

鋼軌廓形檢測儀、電子平直儀、硬度計、粗糙度儀、渦流探傷儀、波磨檢測儀、超聲波探傷儀。鋼軌打磨技術38第三部分1.鋼軌檢測設備鋼軌廓形檢測儀：對鋼軌輪廓形狀進行檢查，掌握鋼軌廓形與設計廓形匹配情況、鋼軌磨耗情況等。軌廓儀主要用于鋼軌日常狀態檢查、鋼軌打磨前工作量調查、打磨后質量評價等。鋼軌打磨技術39第三部分1.鋼軌檢測設備鋼軌廓形尺：使用廓形模板尺可以對鋼軌廓形進行快速檢查，一般用于小機打磨過程中對打磨后廓形的快速比對。鋼軌打磨技術40第三部分1.鋼軌檢測設備電子平直儀：對鋼軌1m范圍內平順度進行檢查，可檢查軌頂面與工作邊，一般用于焊縫平順度日常檢查、鋼軌修理后平順度評估。鋼軌打磨技術41第三部分1.鋼軌檢測設備電子平直儀：《高速鐵路無砟軌道線路維修規則》（鐵運[2012]83號）第5.2.2條鋼軌打磨作業：打磨廓形應符合設計要求，并采用模板或鋼軌輪廓（磨耗）測量儀進行打磨廓形檢查和驗收。鋼軌打磨作業后應滿足表5.2.2-1的要求。鋼軌打磨技術42第三部分1.鋼軌檢測設備硬度計：檢測鋼軌表面硬度，主要用于鋼軌硬度檢測、大機或小機打磨后的鋼軌狀態評價。鋼軌打磨技術43第三部分1.鋼軌檢測設備渦流探傷儀：使用渦流檢測方式對鋼軌表面裂紋進行檢查，由于超聲波探傷儀在技術上暫時無法對鋼軌表面裂紋進行檢測，目前鋼軌表面裂紋檢查主要采用渦流檢測方式。鋼軌打磨技術44第三部分1.鋼軌檢測設備鋼軌波磨檢測儀：對鋼軌表面波浪形磨耗情況進行檢查，主要用于異常地段鋼軌狀態檢查、大機打磨后質量評價等。鋼軌打磨技術45第三部分1.鋼軌檢測設備鋼軌波磨檢測儀：《高速鐵路無砟軌道線路維修規則》（鐵運[2012]83號）第5.2.2條鋼軌打磨作業：打磨廓形應符合設計要求，并采用模板或鋼軌輪廓（磨耗）測量儀進行打磨廓形檢查和驗收。鋼軌打磨作業后應滿足表5.2.2-2的要求。鋼軌打磨技術46第三部分2.鋼軌打磨鋼軌打磨的作用：有效消除和控制鋼軌的波磨、鋼軌的表面裂紋、剝離掉塊等疲勞傷損；改善輪軌接觸狀況，延長鋼軌的使用壽命。鋼軌打磨的分類：預打磨：對鋪設上道后新鋼軌的打磨；--大型打磨車預防性打磨：對鋼軌進行的周期性打磨；--大型打磨車修理性打磨：對已產生病害鋼軌的打磨。--大型打磨車、小型打磨機械鋼軌打磨技術47第三部分2.鋼軌打磨鋼軌打磨設備鋼軌打磨技術GMC-96型96頭鋼軌打磨車RGH-20型道岔打磨車PGM-48型鋼軌打磨車48第三部分2.鋼軌打磨鋼軌打磨設備鋼軌打磨技術GDM001型鋼軌快速打磨車小型機械打磨作業49第三部分2.鋼軌打磨鋼軌預打磨：高速鐵路鋼軌的預打磨應在軌道精調完成后、在聯調聯試前完成。作用：去除軌面脫碳層；消除鋼軌在生產、焊接、運輸和施工過程中產生的表面缺陷，改善焊接接頭平順性，使焊接接頭與鋼軌母材渾然一體；優化軌頭廓形，改善輪軌匹配關系。鋼軌打磨技術50第三部分2.鋼軌打磨鋼軌預打磨：鋼軌預打磨作用：去除軌面脫碳層；去除鋼軌表面脫碳層是為了使整個鋼軌軌面具有一致的硬度，防止運行中引發波磨。鋼軌打磨技術全脫碳層深度約0.2mm，硬度204HV,基體硬度約270HV204236236275278279HV51第三部分2.鋼軌打磨鋼軌預打磨：鋼軌預打磨作用：消除鋼軌在生產、焊接、運輸和施工過程中產生的表面缺陷，改善焊接接頭平順性，使焊接接頭與鋼軌母材渾然一體；鋼軌打磨技術鋼軌軌面缺陷52第三部分2.鋼軌打磨鋼軌預打磨：鋼軌預打磨作用：優化軌頭廓形，改善輪軌匹配關系。鋼軌打磨技術60N鋼軌軌頭廓形圖中紅線為60軌，黑線為60N設計行車速度（km/h）軌頭橫向-25～+25范圍內（mm）軌頭橫向25mm至32mm范圍內（mm）＜200+0.3/-0.3+0.2/-0.6≥200+0.2/-0.2+0.2/-0.653第三部分2.鋼軌打磨

鋼軌預防性打磨：打磨深度：主要輪軌接觸面打磨深度不小于0.1mm；打磨遍數：打磨周期較短、鋼軌軌面狀態較好時，96磨頭打磨車可采用1遍打磨。作用：保持軌道的平順性、抑制焊接接頭軌面低塌；保持軌頭廓形、改善動車組的運行品質；預防曲線鋼軌出現滾動接觸疲勞傷損等。鋼軌打磨技術54第三部分2.鋼軌打磨鋼軌修理性打磨：打磨深度：主要輪軌接觸面打磨深度不小于0.1mm；打磨遍數：打磨周期較短、鋼軌軌面狀態較好時，96磨頭打磨車可采用1遍打磨。打磨方式：大機打磨、快速打磨、銑磨車打磨、小機打磨。作用：修理軌頭廓形，達到設計廓形或60N廓形的要求；治理鋼軌波磨；控制鋼軌滾動接觸疲勞傷損；修理鋼軌硌傷、輕度擦傷等。鋼軌打磨技術55第三部分2.鋼軌打磨《高速鐵路無砟軌道線路維修規則》（鐵運[2012]83號）第5.2.1條鋼軌修理作業要求：當鋼軌出現表5.2.1所列表面輕傷及其他表面傷損時，應及時進行修復，或采用無損加固處理。鋼軌打磨技術56第三部分2.鋼軌打磨道岔大機打磨限制打磨區域：鋼軌打磨技術心軌限打區域尖軌限打區域57第三部分2.鋼軌打磨鋼軌修理性打磨驗收要求：對于修理廓形的打磨，打磨后廓形要達到目標廓形的要求，深度可以不做要求；對于治理波磨的打磨，打磨后波深應小于0.04mm；