钢轨核伤的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种钢轨核伤的检测方法，包括：钢轨的破样，利用力学压力机，在标记有核伤的部位将核伤试样压断，观察核伤形貌；电镜扫描，对破开后的断口形貌进行局部电镜扫描，断定是否为夹杂物引起的核伤，并且分析夹杂物的组成成分；金相分析，对破开后的核伤试样进行金相组织观测，判断其夹杂物的分类、夹杂物的大小、夹杂物的数量，以及组织是否异常；硬度梯度分析，验证核伤的形成原因是否由于硬度梯度所造成。本发明专利技术所能够找出钢轨核伤的原因，对日后的生产提出参考，尽可能避免由于自身的缺陷导致的钢轨核伤。

Detection method of rail nuclear injury

【技术实现步骤摘要】
钢轨核伤的检测方法
本专利技术涉及一种冶炼和检测分析技术，具体说，涉及一种钢轨核伤的检测方法。
技术介绍
随着线路上对钢轨使用条件日益苛刻，钢轨出现早期疲劳伤损的时间与数量逐渐增多，不仅危害着线路上火车的运行，还对后期工务段保养等工作带来了不必要的麻烦与成本。关于钢轨核伤的检测都聚焦于在线探伤探测，目的在于及时准确的发现钢轨的可能核伤，及时进行修补或者更换，避免核伤危害。目前，对于已经发现核伤的试样，并没有给出分析方法。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是提供一种钢轨核伤的检测方法，能够找出钢轨核伤的原因，对日后的生产提出参考，尽可能避免由于自身的缺陷导致的钢轨核伤。技术方案如下：一种钢轨核伤的检测方法，包括：钢轨的破样；利用力学压力机，在标记有核伤的部位将核伤试样压断，观察核伤形貌；电镜扫描；对破开后的断口形貌进行局部电镜扫描，断定是否为夹杂物引起的核伤，并且分析夹杂物的组成成分；金相分析；对破开后的核伤试样进行金相组织观测，判断其夹杂物的分类、夹杂物的大小、夹杂物的数量，以及组织是否异常；硬度梯度分析，验证核伤的形成原因是否由于硬度梯度所造成。进一步：使用超声波探伤定位，探伤单晶多角度探头检测钢轨，发现核伤并报警后，使用镜面对报警的反射面进行表面检查，排除外部影响因素，判断核伤的位置。进一步：确定位置后将轨头切下，核伤位置处轨底开3mm的槽。进一步：核伤形貌分为黑核和白核。与现有技术相比，本专利技术技术效果包括：1、本专利技术通过有效科学的分析，找出钢轨核伤的原因，对日后的生产提出参考，尽可能避免由于自身的缺陷导致的钢轨核伤，减少使用方的困扰，延长钢轨使用寿命。2、本专利技术能够清楚地分析核伤产生原因，为优化生产工艺的优化给出优化方向，指导在生产中尽可能避免因自身的缺陷导致钢轨伤损的诱因，从而节约生产成本，改善钢轨内部的夹杂物也有利于提高钢轨的成材率。附图说明图1是本专利技术中夹杂物1的电镜扫描图；图2是本专利技术中夹杂物1的能谱图；图3是本专利技术中夹杂物2的电镜扫描图；图4是本专利技术中夹杂物2的能谱图。图5是本专利技术中试样1的电镜扫描图；图6是本专利技术中夹试样1的能谱图；图7是本专利技术中试样1夹杂物分析图；图8是本专利技术中试样2夹杂物分析图；图9是本专利技术中试样1和试样2的核伤样洛氏硬度测试图。具体实施方式下面参考示例实施方式对本专利技术技术方案作详细说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本专利技术更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。钢轨核伤的检测方法是基于这些准确定位核伤的手段基础上，对其进行后续的破开与分析。采取破样、扫描电镜、金相组织、硬度梯度四个检测手段，全方位地分析核伤试样，最后给出形成核伤的原因。步骤1：钢轨的破样；使用超声波探伤定位。探伤单晶多角度探头检测钢轨，发现核伤并报警后，使用镜面对报警的反射面进行表面检查，排除外部影响因素，判断核伤的位置。确定位置后将轨头切下，核伤位置处轨底开3mm的槽。利用力学压力机，在标记有核伤的部位将核伤试样压断，观察核伤形貌，初步判定核伤的形成原因。此时压断核伤试样如果有核伤，会呈现出核伤的基本形貌，典型的核伤形貌分为黑核和白核。如图1所述，是本专利技术中夹杂物1的电镜扫描图；如图2所示，是本专利技术中夹杂物1的能谱图。步骤2：电镜扫描；对破开后的断口形貌进行准确细致的局部电镜扫描，初步断定是否为夹杂物引起的核伤，并且分析夹杂物的组成成分。步骤3：金相分析；对破开后的核伤试样进行深入的金相组织观测，判断其夹杂物的分类，夹杂物的大小及夹杂物的多少，组织是否异常等因素。步骤4：硬度梯度。进一步验证核伤的形成原因是否由于硬度梯度造成的。1、白核的电镜及能谱检验。白核的核伤呈金属色，没有与外界接触而发生氧化。采用扫描电镜观察断口形貌，在断裂源区发现两处夹杂，能谱分析夹杂物的主要成分分别为C(5.64％)、O(41.51％)、Na(7.20％)、Mg(7.20％)、S(7.93％)、Ca(13.18％)、Fe(12.35％)。如图3所述，是本专利技术中夹杂物2的电镜扫描图；如图4所示，是本专利技术中夹杂物2的能谱图。能谱分析夹杂物的主要成分分别为C(6.97％)、O(14.04％)、Al(1.27％)、Si(5.18％)、Ca(5.42％)、La(13.3％)、Ce(25.72％)、Fe(26.7％)。分析两处夹杂可知，在钢轨使用过程中由夹杂物引起应力集中，产生裂纹源，形成核伤。2、黑核电镜及能谱检验。通过对核伤的外观进行观察发现，钢轨为曲线外股，在线受到车轮的重力和离心力双重作用，内侧圆角处收到很大的循环载荷，在这种情况下，钢轨极易产生斜裂纹、轨头形貌的改变。核伤的形貌成两个水平面，圆角处与核伤相连，分析由于车轮对曲线轨道的横向水平力导致钢轨变形，外部的斜裂纹、变形向钢轨内部发展，在夹杂物存在的情况下产生核伤。如图5所示，是本专利技术中试样1的电镜扫描图；如图6所示，是本专利技术中夹试样1的能谱图。采用扫描电镜观察断口形貌，断裂源存在夹杂物，夹杂物的主要成分为C(18.81％)、O(40.26％)、Ca(37.86％)、Fe(3.07％)。通过断口及能谱分析可知，由外部微裂纹向内发展，在钢轨内部夹杂物处产生断裂源，进而形成核伤。3、夹杂物分析。如图7所示，是本专利技术中试样1夹杂物分析图；如图8所示，是本专利技术中试样2夹杂物分析图。夹杂物分析显示试样1(包钢U75V钢轨)夹杂物级别比较高，大型夹杂物较多，并且发现有超过3级的混合夹杂物存在；试样2(攀钢U75V)的夹杂物级别较低。对包钢U75V核伤处取枞相面进行夹杂物检验，攀钢U75V由于未发现核伤，从轨头圆角向下15mm处进行夹杂物分析，如表1。表1包钢、攀钢U75V夹杂物检验如图9所示，是本专利技术中试样1和试样2的核伤样洛氏硬度测试图。从发现两种钢轨核伤附近的硬度比较平均，并没有发现有软点或局部硬度偏高的情况出现，具体数据如表2。表2包钢U75V、U76CrRE核伤样洛氏硬度钢轨核伤原因分析结论1、从探伤结果来看，包钢U75V、U76CrRE钢轨与攀钢U75V钢轨核伤处压开后并不是都存在核伤。分析由于线路探伤使用探伤小车，养护人员为确保钢轨运行安全，将探头的灵敏度级别调整的比较高，通常是生产技术要求的2倍，因此即使钢轨的夹杂物水平达到生产检验的标准，线路探伤还是会报警。2、从电镜和能谱分析结果来看，生产核伤的原因主要有两种，一种是单纯以夹杂物作为断裂源引起的核伤，另外是由轨头形貌改变、微裂纹等向内扩展，在钢轨内部夹杂物的位置产生断裂源，形成核伤。这种由外伤引起的核伤多与线路的路况及养护有关。3、从本次夹杂物检验的比对结果来看，攀钢U75V与包钢U75V钢轨相比夹杂物级别低，数量少。本专利技术所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本专利技术能够以多种形式具体实施而不脱离专利技术的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢轨核伤的检测方法，包括：钢轨的破样；利用力学压力机，在标记有核伤的部位将核伤试样压断，观察核伤形貌；电镜扫描；对破开后的断口形貌进行局部电镜扫描，断定是否为夹杂物引起的核伤，并且分析夹杂物的组成成分；金相分析；对破开后的核伤试样进行金相组织观测，判断其夹杂物的分类、夹杂物的大小、夹杂物的数量，以及组织是否异常；硬度梯度分析，验证核伤的形成原因是否由于硬度梯度所造成。

【技术特征摘要】
1.一种钢轨核伤的检测方法，包括：钢轨的破样；利用力学压力机，在标记有核伤的部位将核伤试样压断，观察核伤形貌；电镜扫描；对破开后的断口形貌进行局部电镜扫描，断定是否为夹杂物引起的核伤，并且分析夹杂物的组成成分；金相分析；对破开后的核伤试样进行金相组织观测，判断其夹杂物的分类、夹杂物的大小、夹杂物的数量，以及组织是否异常；硬度梯度分析，验证核伤的形成原因是否由于硬度梯度所...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏航，
申请(专利权)人：内蒙古包钢钢联股份有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15