一种钢轨加速疲劳劣化实验方法技术

本发明专利技术公开了一种钢轨加速疲劳劣化实验方法，包括包括以下步骤，(1)取样；(2)加工；(3)环境盒实验；(4)应力实验；(5)评价并判断；试样从疲劳试验机中取出，用乙醇清洗晾干后评价，判定试样是否适合用于所对应的环境。本发明专利技术方法实现了环境‑疲劳载荷协同作用的加速腐蚀‑疲劳实验；不仅可以评估钢轨在所用环境中的安全性、可用性，而且该方法与评定更接近钢轨实际使用状态，为钢轨选材、施工设计、钢轨产品性能检测提供了可靠有效的实验评定方法。

【技术实现步骤摘要】
一种钢轨加速疲劳劣化实验方法
本专利技术涉及钢轨材料性能实验方法，特别是一种钢轨加速疲劳劣化实验方法。
技术介绍
近年来，经过实地走访考察发现，我国南方沿海地区钢轨腐蚀较内地环境的腐蚀更严重，隧道环境内钢轨的腐蚀较露天环境的腐蚀更加严重，尤其以海底隧道内的环境，因海水渗漏且隧道内环境相对封闭温度较高，空气湿度大，空气中氯离子含量较多，这种情况下，形成了一种类似盐雾的加速腐蚀环境，导致其中的钢轨腐蚀较为严重，轮轨未接触部位(轨腰和轨底)易出现局部腐蚀，加上交变应力载荷的作用，使钢轨轨腰和底座部位表现出环境与荷载协同作用下的腐蚀行为和特征，如出现点蚀、微裂纹等。可以肯定，钢轨在此类较恶劣的服役环境下受到腐蚀与应力载荷的共同作用，导致其寿命大为缩短且断裂失效机率增高，我们将此种钢轨失效称为钢轨腐蚀疲劳，这种是一种非常严重的钢轨劣化形式，其本质是外界荷载产生机械作用和腐蚀介质产生的电化学腐蚀效应的相互作用；这种劣化作用远大于纯腐蚀或者纯疲劳单独作用结果。
技术实现思路
基于以上现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种钢轨加速疲劳劣化实验方法。该方法实现了环境-疲劳载荷协同作用的加速腐蚀-疲劳实验；不仅可以评估钢轨在所用环境中的安全性、可用性，而且该方法与评定更接近钢轨实际使用状态，为钢轨选材、施工设计、钢轨产品性能检测提供了可靠有效的实验评定方法。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案实现：一种钢轨加速疲劳劣化实验方法，包括以下步骤，(1)取样；钢轨疲劳实验试样从钢轨轨腰与轨底结合部位，且平行于钢轨长度方向取样；(2)加工；完成试样取样后，按尺寸进行加工；加工好后的试样对其表面打磨抛光；用丙酮对试样除油，然后用乙醇溶液进行清；(3)环境盒实验；将试样插入环境盒中，试样与环境盒口采用带耐酸碱硅胶粘合，利用盐雾发生器形成盐雾通入环境盒中，同时环境盒中的加热装置控制温度在10-40℃；(4)应力实验；将试样装载至疲劳试验机上，固定好环境盒，盒中保持盐雾气氛以及温度恒定320分钟后开始加载周期循环恒载荷拉应力；(5)评价并判断；试样从疲劳试验机中取出，用乙醇清洗晾干后评价，判定试样是否适合用于所对应的环境。前述的钢轨加速疲劳劣化实验方法中，所述的步骤(2)中，所述的加工尺寸为，试样两端夹持端高度为20mm，宽度为20mm，长度为45mm，长度方向的四条边进行圆弧倒角处理，圆弧直径26mm；中间平行部高度为13.5mm，宽度为13.5mm，长度为60mm，长度方向的四条边进行圆弧倒角处理，圆弧直径20mm；夹持端与平行部之间过渡弧直径为60mm,长度15mm。前述的钢轨加速疲劳劣化实验方法中，所述的步骤(2)中，所述的打磨抛光采用600#砂纸进行打磨抛光。前述的钢轨加速疲劳劣化实验方法中，所述的步骤(3)中，所述的耐酸碱硅胶为704硅橡胶。前述的钢轨加速疲劳劣化实验方法中，所述的步骤(3)中，环境盒中环境介质采用质量分数介于1.2-2.4％的NaCl溶液，由盐雾发生器形成盐雾通入环境盒中。与现有技术相比，本专利技术的钢轨加速疲劳劣化实验方法，在钢轨疲劳实验基础上引入了盐雾、温度等环境因素，实现了环境-疲劳载荷协同作用的加速腐蚀-疲劳实验平台；本专利技术在加速腐蚀-疲劳实验后，对裂纹、点蚀、试样减薄三种缺陷的评定，通过评定可了解被实验试样劣化水平，用以评估钢轨在所用环境中的安全性、可用性；该实验方法与评定更接近钢轨实际使用状态，为钢轨选材、施工设计、钢轨产品性能检测提供了可靠有效的实验评定方法。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。图1是钢轨腐蚀-疲劳实验试样加工图；图2是本专利技术中环境盒顶部视图；图3是本专利技术中环境盒侧面视图；图4是试样装配在环境盒中的侧面视图。附图标记为：1-夹持端，2-平行部，3-过渡弧。具体实施方式下面详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。实施例。一种钢轨加速疲劳劣化实验方法，如图1-4所示，包括以下步骤，(1)取样；钢轨疲劳实验试样从钢轨轨腰与轨底结合部位，且平行于钢轨长度方向取样；可通过任意一种方便的方法切取试样坯料，如坯料是采用气割，则应通过磨、锯或机加工等方法将表面的热影响区全部去掉；(2)加工；完成试样取样后，按尺寸进行加工；试样两端的夹持端1高度为20mm，宽度为20mm，长度为45mm，长度方向的四条边进行圆弧倒角处理，圆弧直径26mm；中间平行部2高度为13.5mm，宽度为13.5mm，长度为60mm，长度方向的四条边进行圆弧倒角处理，圆弧直径20mm；夹持端1与平行部2之间过渡弧3直径为60mm,长度15mm；试样的六个表面应水磨或干磨，然后对所有试样表面用600#砂纸打磨抛光；对试样加工的最后两道工序应确保去除材料的最大量为0.05mm；测量试样的尺寸并观察试样表面是否存在毛刺、油渍、锈迹和加工问题，对所存在的问题做相应的处理；试验前，用丙酮对试件除油，然后用乙醇溶液进行清洗。(3)环境盒实验；环境盒由耐酸碱有机玻璃制成，外形为直径180mm高度70mm圆柱形，试样盒上下有安装试样的圆孔，实验时将试样插入环境盒中，试样与环境盒口采用带耐酸碱硅胶粘合，保证实验时环境盒中的介质不出现泄漏，耐酸碱硅胶为704硅橡胶；环境介质采用质量分数介于1.2-2.4％的NaCl溶液，由盐雾发生器形成盐雾通入环境盒中，实验温度由环境盒中的加热装置提供，实验温度介于10-40℃，具体浓度和实验温度参照钢轨服役现场的环境决定。(4)应力实验；将试样装载至疲劳试验机上，固定好环境盒，盒中保持盐雾气氛以及温度恒定320分钟后开始加载周期循环恒载荷拉应力；力学加载条件：参照钢轨服役时所受应力载荷工况条件，本专利技术对试样采用恒载荷拉力循环周期疲劳加载方式，根据钢轨服役路线的不同，载荷条件也不相同，具体如表1。在应力实验即钢轨疲劳实验基础上加入环境盒，引入了盐雾、温度等环境因素，实现了环境-疲劳载荷协同作用的加速腐蚀-疲劳实验平台。表1钢轨应用线路对应各条件的关系(5)评价并判断；试样从疲劳试验机中取出，用乙醇清洗晾干后评价，判定试样是否适合用于所对应的环境；试样的劣化水平评价采用分级评价方式，根据试样产生的裂纹、点蚀、减薄等缺陷，进行观察和评价，方法如下：将加速疲劳后的试样在环境盒中部分，切割成截面尺寸*30mm的试样并镶嵌制作成金相试样，打磨抛光后的试样在金相显微镜或扫描电镜下观察；对裂纹、点蚀及减薄三种缺陷分别进行评定，评定方式参照下表2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢轨加速疲劳劣化实验方法，其特征在于:包括以下步骤，/n(1)取样；钢轨疲劳实验试样从钢轨轨腰与轨底结合部位，且平行于钢轨长度方向取样；/n(2)加工；完成试样取样后，按尺寸进行加工；加工好后的试样对其表面打磨抛光；用丙酮对试样除油，然后用乙醇溶液进行清；/n(3)环境盒实验；将试样插入环境盒中，试样与环境盒口采用带耐酸碱硅胶粘合，利用盐雾发生器形成盐雾通入环境盒中，同时环境盒中的加热装置控制温度在10-40℃；/n(4)应力实验；将试样装载至疲劳试验机上，固定好环境盒，盒中保持盐雾气氛以及温度恒定320分钟后开始加载周期循环恒载荷拉应力；/n(5)评价并判断；试样从疲劳试验机中取出，用乙醇清洗晾干后评价，判定试样是否适合用于所对应的环境。/n

【技术特征摘要】
1.一种钢轨加速疲劳劣化实验方法，其特征在于:包括以下步骤，
(1)取样；钢轨疲劳实验试样从钢轨轨腰与轨底结合部位，且平行于钢轨长度方向取样；
(2)加工；完成试样取样后，按尺寸进行加工；加工好后的试样对其表面打磨抛光；用丙酮对试样除油，然后用乙醇溶液进行清；
(3)环境盒实验；将试样插入环境盒中，试样与环境盒口采用带耐酸碱硅胶粘合，利用盐雾发生器形成盐雾通入环境盒中，同时环境盒中的加热装置控制温度在10-40℃；
(4)应力实验；将试样装载至疲劳试验机上，固定好环境盒，盒中保持盐雾气氛以及温度恒定320分钟后开始加载周期循环恒载荷拉应力；
(5)评价并判断；试样从疲劳试验机中取出，用乙醇清洗晾干后评价，判定试样是否适合用于所对应的环境。


2.根据权利要求1所述的钢轨加速疲劳劣化实验方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞涛，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42