钢轨胶接绝缘接头检测结果不符合标准原因分析及其改进措施.pdf

2023 年 9 月（总第 443 期）35质量与安全QUALITY AND SAFETY第 51 卷Vol.51第 9 期No.9铁 道 技 术 监 督RAILWAY QUALITY CONTROL收稿日期：2022-06-07基金项目：中国铁道科学研究院集团有限公司标准计量研究所基金（BJ2020S04）作者简介：宋瑞，高级工程师；张忠凯，高级工程师；郭泽策，工程师；徐力，副研究员；陈浩，高级工程师1概述钢轨胶接绝缘接头分为厂制胶接绝缘接头和现场胶接绝缘接头。厂制胶接绝缘接头是在工厂内采用加温、加压的胶接工艺，将 2 根钢轨与夹板、绝缘槽板、绝缘端板、绝缘套管、高强度螺栓等粘接、紧固而成的钢轨接头。现场胶接绝缘接头是在施工现场，用胶粘剂将胶接绝缘夹板与钢轨粘接，采用高强度螺栓紧固的钢轨接头。钢轨胶接绝缘接头是铁路线路的重要组成部分，其质量与行车安全密切相关。为了监控钢轨胶接绝缘接头产品质量，定期开展钢轨胶接绝缘接头质量检测。据统计，目前生产钢轨胶接绝缘接头产品的企业有 24 家。2019 年，中铁检验认证中心有限公司完成 3 家企业生产的钢轨胶接绝缘接头的用户委托抽样检测；2020 年，完成 7 家企业生产的共 16 批次钢轨胶接绝缘接头的认证委托检测；2021 年，完成 8 家企业共 22 批次的钢轨胶接绝缘接头的认证委托检测，以及生产企业生产的钢轨胶接绝缘接头的委托送样检测 37 次。统计、分析 20192021 年开展的用户委托抽样检测、认证委托检测和生产企业委托送样检测的结果发现，钢轨胶接绝缘接头产品检测结果不符合标准的主要有夹板力学性能、整体剪切性能和疲劳性能。夹板力学性能主要体现在抗拉强度和布氏硬度不满足 TB/T 29752018钢轨胶接绝缘接头要求。整体剪切性能主要体现在纵向加载过程中钢轨胶接绝缘接头被破坏，卸载后钢轨与夹板相对位移量超过 0.5 mm。疲劳性能检测结果不符合标准主要体现在跨中截面向上最大位移绝对值之和超过同钢种、同轨型钢轨在相同试验条件下的 110%1。为此，分析研究钢轨胶接绝缘接头检测结果不符合标准的原因，提出相应改进措施，以便提高钢钢轨胶接绝缘接头检测结果不符合标准原因分析及其改进措施宋瑞1，2，张忠凯1，郭泽策1，徐力1，陈浩1（1.中国铁道科学研究院集团有限公司标准计量研究所，北京 100081；2.同济大学铁道与城市轨道交通研究院，上海 201804）摘要：钢轨胶接绝缘接头是铁路线路的重要组成部分，其质量与行车安全密切相关。针对 20192021 年开展的用户委托抽样检测、认证委托检测和生产企业委托送样检测的检测结果，梳理钢轨胶接绝缘接头不符合标准的检测结果，并分析其原因。从夹板的优化、钢轨胶接绝缘接头组装，以及产品一致性控制等方面，提出钢轨胶接绝缘接头质量改进的相应措施。关键词：钢轨接头；胶接绝缘接头；检测不合格项；原因；分析；措施中图分类号：U213.46文献标识码：B文章编号：1006-9178（2023）09-0035-03Abstract：Adhesive insulated rail joint is an important part of the rail line,and its quality is closely related to driving safety.Based on the test results of user-commissioned sampling testing,commissioned testing in the certificationprocess and sample delivery testing commissioned by manufacturers from 2019 to 2021,the paper sorts out the test results non-conform-ance with the standard of adhesive insulated rail joints and analyzes their causes.The corresponding measures to improve the quality of adhesive insulated rail joint from the aspects of splint optimization,adhesive insulated rail joint assembly,and product consistency control are put forward.Keywords：Rail Joint;Adhesive Insulated Rail Joint;Unqualified Item;Cause;Analyze;Measure36钢轨胶接绝缘接头检测结果不符合标准原因分析及其改进措施质量与安全轨胶接绝缘接头产品质量。2原因分析2.1夹板力学性能夹板力学性能检测结果不符合标准大多数是因执行夹板生产制造工艺不到位导致的。热处理是决定夹板能否达到力学性能要求的关键工序，只有具有合理的热处理工艺、精良的热处理设备、精准的温度和时间控制，才能得到均匀致密的珠光体和铁素体组织，从而具备良好的强度和韧性。若热处理有 1 个环节出现偏差，就很容易出现马氏体、魏氏体等组织甚至裂纹，大大降低夹板性能，夹板变得硬而脆，在夹板使用早期就会发生脆断，带来行车隐患。夹板生产过程中，热处理不当，如热处理工艺不稳定或生产制造过程中未严格执行热处理工艺作业指导书等，均会导致夹板硬度、强度不满足标准要求，出现质量偏差。此外，在夹板出厂检验过程中，存在少检或漏检的可能；热处理完成后的工艺过程中，夹板的氧化皮及表面脱碳层处理不够彻底，也会导致夹板力学性能检测结果达不到标准要求。2.2整体剪切性能从设计开发角度分析发现，产生钢轨胶接绝缘接头整体剪切性能检测结果不符合标准的原因主要有夹板轮廓尺寸不合理、夹板结构刚度不够。从原材料角度分析发现，生产企业采用不同胶种粘接时，未考虑不同胶粘剂的拉伸剪切强度、剥离强度及应力腐蚀等因素对整体剪切性能的影响2。从制造工艺角度分析发现，产生钢轨胶接绝缘接头整体剪切性能检测结果不符合标准的原因主要是固化后的断面留胶过厚。这是因为，胶粘剂固化后，钢轨胶接绝缘接头断面各部分的留胶厚度，对钢轨胶接绝缘接头整体剪切性能有影响。从组装过程分析发现，胶接过程中，操作不规范，固化时间不足，胶粘剂涂抹不均匀，未注意胶粘剂使用期限及使用温度，组装前钢轨表面打磨或喷砂处理不彻底，或胶接面除锈后作业环境不清洁，或除锈后待胶时间过长，表面又产生浮锈，都将导致组装后钢轨与夹板粘接强度达不到要求，导致在剪切试验时夹板和钢轨产生相对位移超出标准规定。2.3疲劳性能钢轨胶接绝缘接头疲劳性能，作为模拟使用场景的主要性能指标，即使所用夹板或绝缘材料都符合标准要求，疲劳性能检测结果仍可能出现不符合标准情况。经分析、研究发现，夹板断面结构和断面结构胶层厚度，特别是轨头下颚和轨底斜面处胶层的厚度3大，是造成疲劳性能检测结果不符合标准的主要因素。此外，高强度螺栓力学性能及螺栓松动、钢轨胶接绝缘接头平直度、钢轨与夹板力学性能等，均会影响钢轨胶接绝缘接头疲劳性能。3质量改进措施3.1夹板的优化夹板作为钢轨胶接绝缘接头的重要部件，其质量直接影响钢轨胶接绝缘接头的整体剪切性能和疲劳性能，为提高胶接绝缘接头的产品质量，针对夹板，提出如下改进措施。（1）优化夹板轮廓，减小轨头下颚和轨底斜面处胶层预留厚度。在保证电绝缘性能的前提下，尽可能减小轨头下颚和轨底斜面处胶层预留厚度，即增大夹板轨头下颚和轨底斜面处的轮廓尺寸，以增加接头竖向刚度，增强接头的疲劳性能；同时，胶层厚度越小，抗剪切能力也越强。（2）夹板厚度选择。设计时，在允许范围内，尽可能增加夹板厚度4，避免钢轨与夹板错位、拉开，有效降低夹板断裂的风险。（3）优化夹板材质。夹板材质推荐采用热处理后力学性能更优的 40Cr 钢或 42CrMo 钢。与 55钢相比，这种材料的淬透性更好，硬度和强度更高，能提高夹板的抗弯刚度，增强钢轨胶接绝缘接头的疲劳性能。（4）优化夹板断面结构。采用变截面形式，通过增加夹板中间高应力区域的抗弯截面系数，增加夹板惯性矩，增加安全裕量的储备；在不影响轨距块、弹条等扣件安装前提下，改进夹板断面轮廓，在夹板下半部分中部 400 mm 范围内，增加夹板厚度或加强筋，尽可能增加夹板刚度，提高接头抗弯刚度，增强接头的疲劳性能。（5）加强夹板热处理过程控制。严格控制热处理质量，尤其是需要优化夹板热处理装炉方式；或者将箱式炉改为单块通过式加热炉；尽可能保证加热均匀，以便使表面硬度和心部硬度相对均匀。3.2胶接绝缘接头组装不合理的胶接绝缘接头组装方式也是导致钢轨胶接绝缘接头质量不合格的原因。从组装角度，提出如下改进措施。37铁道技术监督第 51 卷第 9 期（1）胶接绝缘接头夹板为摩擦嵌入型结构，现场使用时，需提供很大的接头阻力，对安装的要求较高。安装人员在胶接过程中应规范操作，对钢轨轨腔，尤其是与夹板接触的上下斜面打磨至出现金属光泽，不能存在铁锈及油污，否则就会影响夹板与钢轨间的摩擦系数，降低应有的接头阻力。（2）为提高钢轨胶接绝缘接头阻力，也可选择高于标准要求的 12.9 级高强度螺栓，以提高螺栓拉力，提升接头的整体剪切性能5。（3）组装过程中，夹板与夹板之间应留有一定间隙，避免叠放。（4）关于胶接的过程，不管是热胶接或是常温固化胶接，都需要合适的扭矩来预紧螺栓。选择合适的预紧固扭矩，减小轨头下颚和轨底斜面处胶层的厚度，使胶层固化厚度达到性能指标要求。（5）现场应配备合适的安装工具，保证夹板安装垂直度，避免出现上下斜面接触。（6）钢轨轧制外形尺寸偏差导致夹板与钢轨线接触或点接触，也对接头整体刚性产生很大影响，需处理后再胶接，以保证钢轨胶接绝缘接头产品质量。3.3产品一致性控制生产企业应继续加强钢轨胶接绝缘接头产品在生产过程中的质量把控，详细规定胶接工艺的工作要求，识别关键工序，保证接头的质量。生产企业需严格执行同材料、同工艺累积生产厂制胶接绝缘接头 1 000 件或者胶接绝缘夹板2 000 块后，进行外观及平直度、整体剪切、电绝缘性能试验，严格执行标准规定的出厂检验流程，做到通过出厂检验提前发现问题、解决问题，保证产品一致性。企业还应加强标准化管理，逐步提高对技术标准要求的认识。同时，在现有用户委托抽样检测、认证检测和生产企业委托检测的基础上，不断丰富完善产品质量控制手段，不断加大产品质量监管力度，规范市场、引导产业健康发展，推动生产企业强化过程监管，促进产业升级。4结语通过梳理近几年出现的检测结果不符合标准的钢轨胶接绝缘接头的性能，分析钢轨胶接绝缘接头检测结果不符合标准原因。为改进产品性能，提出提高钢轨胶接绝缘接头质量改进措施，包括优化产品设计、生产设备和工艺流程，如优化夹板轮廓尺寸、夹板材质、夹板断面结构，并加强夹板热处理过程控制等。通过总结经验并逐步优化改进产品性能，提高钢轨胶接绝缘接头整体剪切性能和疲劳性能等影响使用寿命的指标，切实提高钢轨胶接绝缘接头产品质量，减轻工务部门检修及养护压力，保障铁路行车安全。参考文献1 钢轨胶接绝缘接头：TB/T 29752018S 2 卢耀荣超长无缝线路中胶接绝缘接头使用的建议J 铁道建筑，2006（2）：81-823 许森森60 kg/m 钢轨胶接绝缘接头疲劳性能关键因素研究与优化J 铁道建筑技术，2021（11）：31-334 李敏30 t 轴重钢轨用胶接绝缘接头设计 J 铁道勘察2007，43（6）：117-1205 段金超合宁客运专线现场胶接绝缘接头技术研究J 上海铁道科技，2010（1）81-83，73（编辑陈建国）铁路部门优化完善 12306 旅客信息服务功能自 2023 年 8 月 22 日起，铁路部门进一步优化完善12306 旅客信息服务功能，提供覆盖购票、乘车、退票改签、停运通知、晚点提示等出行信息服务，更好地满足旅客信息服务需求，提升出行体验。中国国家铁路集团有限公司以开展学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想主题教育为契机，着力为民办实事，切实解决旅客最关心最直接最现实的问题，经过深入调查研究，积极推动铁路 12306 系统研发升级，优化信息服务功能。一是丰富服务场景，在原来向旅客推送购票、退票、改签、列车停运及恢复信息的基础上，新增推送候补同方向增开临时旅客列车、晚点提示、检票地点变更等信息。二是扩大触达范围，在原来仅向购票人推送服务信息的基础上，增加向乘车人推送服务信息。优化调整后，铁路信息服务将着力触达所有乘客。三是优化推送方式，根据旅客需求，通过微信、支付宝及 12306 手机 APP 推送消息。对未开启微信及支付宝消息通知的旅客，将通过手机短信推送服务信息。铁路部门提示，请广大旅客购票时提交乘车人准确手机号码，并保持通信畅通，以便及时接收铁路出行服务信息，合理安排行程。铁路部门同时还将推送安全、文明出行及其他服务信息，欢迎广大旅客点击关注，共同打造温馨美好旅途。摘编自人民铁道微信公众号