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图书分类

Book classification
  1. 本书是高等职业教育轨道交通类专业教材。对钢轨探伤技术进行了系统且详细讲解。内容涵盖了四种探伤技术:钢轨母材的探伤技术、焊缝探伤技术、手工检查技术和数据回放技术。同时强调理论与实践的结合,理论中有实践,实践中讲理论。编写过程中注重校企合作,邀请现场专家指导和参编本书。本教材适用于高职院校及本科院校教学之用,也适用于现场工人和干部入职、转岗、考证等培训。对于提高学生对钢轨探伤技术的认识和掌握有积极意义...查看更多
  1. 第1章  钢轨及焊缝伤损
    1.1  钢轨结构及受力分析
    1.1.1  钢轨的作用
    钢轨是轨道结构的重要部件,直接承受机车、车辆荷载的作用,它的强度和状态,直接关系到铁路运输的安全、平稳和畅通。它的作用主要是支持并引导机车车辆按规定的方向运行,将来自车轮的荷载和冲击传布于轨枕和扣件之上;在自动闭塞区段,钢轨又成为轨道电路中的一部分,起到信号电流的传输作用;在电气化区段,钢轨还作为电力机车牵引电流的回流导线。
    1.1.2  钢轨的分类和断面尺寸
    1. 钢轨的分类
    目前,我国定型生产的钢轨分类如下:
    (1)按钢种分,有碳素轨、合金轨。碳素轨主要以碳(C)、锰(Mn)两种元素来提高强度、改善韧性,如U71Mn、AP1、U74;合金轨是以碳素轨为基础,添加适量合金元素钒(V)、钛(Ti)、铬(Cr)、钼(Mo)等,来提高钢轨的强度和韧性,如PD1、PD3、V-Ti轨。
    (2)按钢轨的重量(单位长度的质量)分,有38 kg/m(P38)、43 kg/m(P43)、45 kg/m(P45)、50 kg/m(P50)、60 kg/m(P60)和75 kg/m(P75)。
    (3)按力学性能分,有普通轨、高强轨、耐磨轨。普通轨是指抗拉强度不小于800 MPa的钢轨;高强轨是指抗拉强度不小于900 MPa的钢轨;耐磨轨是指抗拉强度不小于1100 MPa的钢轨,如贝尔岔心的奥-贝氏体钢抗拉强度≥1200 MPa。
    2. 钢轨的截面尺寸
    钢轨断面为左右对称的工字形(图1-1),从上往下分为轨头、轨腰和轨底三部分。不同型号的钢轨,其截面尺寸和螺孔位置各不相同(表1-1)。
     
    图1-1  钢轨截面、侧面示意图
    表1-1  部分钢轨外形几何尺寸(mm)
    项目 钢轨类型(kg/m)
    38 43 45 50 60 75
    钢轨高度a 134 140 145 152 176 192
    轨头宽度b 68 70 67 70 73 75
    轨腰厚度c 13 14.5 14.5 15.5 16.5 20
    轨底宽度d 114 114 126 132 150 150
    轨底边缘厚度e 9 11 10 10.5 12 13.5
    轨头内高f 39 42 44 42 48.5 55.3
    轨底内高g 24 27 26 27 30.5 32.3
    螺栓孔直径 29 29 29 31 31 31
    轨端至1孔中心距i 56 56 76 66 76 96
    1孔至2孔中心距j 110 110 140 150 140 220
    2孔至3孔中心距k 160 160 140 140 140 130
    1.1.3  国产钢轨生产厂家(表1-2)
    表1-2  国产钢轨生产厂家名称、代号(辊轧凸字)
    厂  名 厂   标 主要生产钢种
    攀枝花钢铁公司   U71Mn、U75V(PD3)
    鞍山钢铁公司   AP1、U71Mn
    武汉钢铁公司   WP1、WP2
    包头钢铁公司   P75、U74
    1.1.4  钢轨的化学成分和机械性能
    1. 钢轨的化学成分
    钢轨的组织与性能,主要取决于它的化学成分。合适的化学成分是保证钢轨质量、提高钢轨机械性能的主要因素之一,而钢材冶金过程中难以除去的有害元素,又对钢材性能产生不良的影响,表1-3是钢轨中除铁以外的主要化学元素和作用。
    表1-3  钢轨中除铁以外的主要化学元素和作用
    元  素 作用和含量
    碳(C) 可以提高钢轨的强度、硬度和耐磨性。国产钢轨含碳量在0.65%~0.82%,但钢中含碳量偏高,钢质变脆,其塑性指数会显著降低,同时,还会增加钢中产生白点的机会
    硅(Si) 易与氧(O)结合,能起到除去钢中气泡的作用。钢中含有适量的硅,能提高钢的硬度和耐磨性。国产钢轨含硅量一般为0.15%~0.9%,但含量过多,会使钢质硬而脆,容易在焊缝中产生气孔、夹渣
    锰(Mn) 属有益元素,可提高钢的强度和耐磨性,增加钢的韧性。它可以除去钢内有害氧化铁和硫化夹杂物,其锰含量一般控制在0.6%~1.54%,含锰量超过1.2%的钢称为中锰钢,它的抗磨性很高
    铜(Cu) 属有益元素,钢中含有少量的铜化合物,可提高钢的抗疲劳和耐腐蚀性能。国产钢轨含铜量一般在0.10%~0.40%。如果含铜轨的轧制工艺不良,在钢轨表面会产生鱼鳞状开裂
    磷(P) 属有害元素,磷化物的最大危害是降低钢的塑性和韧性,特别在低温条件下,钢的冷脆性增大,易导致断轨,其含量控制在不大于0.04%
    硫(S) 属有害元素,硫化物常以颗粒状残留于钢中,在钢轨轧制时与钢一起被压延成片状,造成钢轨内分层或纵向裂纹。其含量控制在不大于0.05%
    为了进一步改善钢轨的机械性能,冶金部门开发了微合金轨,即在碳素钢中加入铬(Cr)可提高钢的强度、硬度、耐磨性、淬透性和耐磨蚀性;加入钒(V)可提高钢的强度、耐磨性和淬透性,改善钢的塑性和韧性;加入钛(Ti)可细化钢的晶粒,提高强度,改善韧性;加入稀土可细化有害的非金属杂质的粒径,改善钢的耐磨性和韧性。
    2. 钢轨的机械性能
    (1)强度。
    钢轨在载荷作用下,抵抗变形和破坏的能力,常以强度极限、屈服极限等指标来表示。
    (2)塑性。
    金属材料在载荷作用下,产生显著的变形而不致破坏,并在载荷取消后,仍能保持变形后的形状,常以伸长率和断面收缩率等指标来表示。
    (3)硬度。
    金属材料抵抗另一种更硬物体(材料)压入其表面的能力。根据测定方法的不同,可分为布氏硬度(HB)和洛氏硬度(HRC)等。
    (4)韧性。
    金属材料抵抗冲击载荷作用而不致破坏的能力。金属材料韧性的好坏,可通过冲击试验测定,用冲击韧性值k表示。
    (5)疲劳。
    在交变载荷的作用下,材料发生断裂的现象。金属材料抵抗疲劳的能力,用疲劳强度来衡量。疲劳强度就是金属材料在无数次重复的交变载荷作用下而不致破坏的最大应力,用 表示。
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  1. 第1章  钢轨及焊缝伤损 1
    1.1  钢轨结构及受力分析 1
    1.2  钢轨伤损 6
    1.3  焊缝的种类及工艺 12
    1.4  焊缝伤损 15
    1.5  钢轨(道岔)伤损及焊缝伤损的标准 22
    复习思考题 26
    第2章  无损检测 27
    2.1  无损检测的定义及作用 27
    2.2  无损探伤 29
    2.3  无损探伤在铁路中的应用 37
    复习思考题 39
    第3章  超声波探伤基础 40
    3.1  超声波的定义及分类 40
    3.2  超声波的参数 43
    3.3  超声波的传播特性 46
    3.4  超声波垂直入射异质界面时的反射和透射 49
    3.5  超声波倾斜入射时的反射、折射和波型转换 54
    3.6  超声波远场规则反射体的反射规律 58
    复习思考题 63
    第4章  超声波探伤设备简介 64
    4.1  超声波探头 64
    4.2  试  块 70
    4.3  模拟式超声波探伤仪 75
    4.4  数字式超声波探伤仪 79
    4.5  钢轨探伤小车简介 82
    4.6  焊缝探伤仪简介 88
    4.7  大型钢轨探伤车简介 92
    4.8  钢轨探伤新设备 98
    复习思考题 103
    第5章  钢轨探伤技术 104
    5.1  0探头的探伤 104
    5.2  37探头的探伤 109
    5.3  70探头的探伤 115
    5.4  特殊部位钢轨的探伤 124
    复习思考题 129
    第6章  钢轨焊缝探伤技术 130
    6.1  钢轨焊缝轨头探伤 130
    6.2  钢轨焊缝轨腰探伤 135
    6.3  钢轨焊缝轨底探伤 140
    复习思考题 145
    第7章  手工检查技术 146
    7.1  钢轨手工检查 146
    7.2  道岔部位的手工检查 151
    复习思考题 152
    第8章  B显与数据回放技术 153
    8.1  B显正常图形识别 153
    8.2  常见伤损B超图像 157
    8.3  现场轨头核伤B显案例 167
    8.4  非伤损(异常)B超图像识别 173
    8.5  数据回放分析的作业 180
    复习思考题 183
    第9章  探伤标准化作业 185
    9.1  钢轨探伤标准化作业 185
    9.2  钢轨焊缝探伤标准化作业 194
    9.3  道岔钢轨特殊部位探伤标准化作业 200
    9.4  探伤数据回放标准化作业 202
    复习思考题 206
    第10章  钢轨探伤管理 207
    10.1  钢轨探伤漏检因素及对策 207
    10.2  钢轨探伤模式管理 213
    10.3  钢轨探伤组织管理及设备管理 216
    10.4  钢轨探伤安全管理及信息管理 222
    10.5  断轨和重伤钢轨的处理 226
    复习思考题 228
    第11章  探伤前沿技术 229
    11.1  超声成像检测技术 229
    11.2  超声相控阵技术 232
    11.3  TOFD检测技术 246
    复习思考题 253
    参考文献 254
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