钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置及试验方法与流程

本发明属于钢轨疲劳试验，具体涉及一种钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置以及一种钢轨轨底腐蚀疲劳试验方法。

背景技术：

1、作为直接承载列车运行的关键部件，钢轨在服役过程中持续受到动弯应力作用。在这个过程中，钢轨轨底由轨枕支撑，轨头被车轮反复碾压；在两个轨枕之间的钢轨可简化视为受到循环载荷的三点弯曲模型。在这个三点弯曲模型中，钢轨轨底受循环拉应力的作用，一旦出现伤损，很容易造成钢轨轨底裂纹萌生扩展、引起钢轨断裂，尤其是对于性能较为薄弱的钢轨焊接接头，更容易在循环载荷作用下出现伤损。因此钢轨实物疲劳性能试验就成为评价钢轨安全性能的一个重要指标，在《tb/t 1632.1-2014 钢轨焊接 第1部分：通用技术条件》中规定，钢轨焊接接头必须开展三点弯曲形式的实物疲劳试验；试验载荷频率为5hz±0.5hz，载荷比为0.2，试验载荷按以下公式计算：，其中 f为施加在钢轨上的载荷，单位为n； σmax为最大疲劳应力，单位为mpa，闪光焊、气压焊接头最大疲劳应力为297mpa，铝热焊接头最大疲劳应力为217mpa； l为试样支距，单位为mm； w为钢轨下部断面系数，单位为mm3。

2、上述的试验方法，仅仅模拟了轨枕对钢轨的支撑及车轮对钢轨的循环加载。钢轨实际服役环境恶劣，轨底腐蚀与动弯应力共同作用造成的伤损频发。尤其是是在受到海洋、潮湿、煤灰、防冻剂等环境腐蚀的情况下，轨底腐蚀伤损更为严重。这类腐蚀伤损不仅仅发生在轨枕之间，在轨枕与钢轨轨底的接触位置，腐蚀更为突出。

3、然而，目前使用的钢轨实物疲劳的试验方法及装置无法评价腐蚀环境下钢轨的实物疲劳性能，试验结果对钢轨线路服役参考价值有限。

4、因此，需要一种能够更准确地评价腐蚀环境下钢轨服役性能的钢轨实物疲劳试验装置及试验方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可以准确地模拟线路腐蚀环境下钢轨服役状态进而更有效地评价钢轨服役性能的钢轨轨底腐蚀疲劳试验方法及试验装置。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、根据本发明的第一方面，提供了一种钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置，其包括：

4、用于支撑钢轨的第一支辊和第二支辊；

5、用于向所述钢轨施加垂向载荷的垂向加载夹具；

6、用于存储腐蚀液体并且将所述腐蚀液体雾化的储液雾化器；以及

7、与所述储液雾化器连接并且用于向所述钢轨的轨底施加所述雾化腐蚀液体的喷射器。

8、根据本发明的一个实施例，所述喷射器包括可调节伸缩式喷头。

9、根据本发明的一个实施例，所述喷射器的喷头处设置有可拆卸的接触软体。

10、根据本发明的一个实施例，所述喷射器包括彼此螺纹连接的管体和喷头、设置在所述管体和喷头围成的空间内的弹簧以及与所述弹簧连接且位于所述喷头外部的接触软体。

11、根据本发明的一个实施例，所述第一支辊和第二支辊之间的距离可调。

12、根据本发明的一个实施例，所述第一支辊和第二支辊之间的距离在250～1600mm之间调节。

13、根据本发明的一个实施例，所述喷射器施加所述雾化腐蚀液体的速度可调以便模拟多种腐蚀状态。

14、根据本发明的第二方面，提供了一种钢轨轨底腐蚀疲劳试验方法，其利用本发明第一方面所述的钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置对所述钢轨试样进行腐蚀疲劳试验，包括以下步骤：

15、将所述钢轨试样支撑在所述第一支辊和所述第二支辊上；

16、将腐蚀液体装入所述储液雾化器中；

17、通过所述垂向加载夹具向所述钢轨试样施加循环压力，同时通过所述喷射器向所述钢轨试样的轨底施加雾化腐蚀液体，开始腐蚀疲劳试验；

18、当所述钢轨试样断裂或者向所述钢轨试样施加循环压力达到指定周次时，停止腐蚀疲劳试验。

19、根据本发明的一个实施例，所述腐蚀疲劳试验方法还包括以下步骤：制备长度为450～1800mm的钢轨试样。

20、根据本发明的一个实施例，所述腐蚀疲劳试验方法还包括以下步骤：调节所述第一支辊和所述第二支辊之间的距离使得所述第一支辊和所述第二支辊之间的距离比所述钢轨试样的长度短至少200mm。

21、根据本发明的一个实施例，所述腐蚀疲劳试验方法还包括以下步骤：

22、当模拟腐蚀出现在两个轨枕之间时，从所述喷射器上取下所述接触软体，调节喷头的竖向高度以使其与所述钢轨试样的轨底保持10~15mm距离，通过所述喷头向所述轨底喷吹雾化腐蚀液体以模拟潮态下大气腐蚀或者湿态下大气腐蚀；

23、当模拟腐蚀出现在与轨枕接触的轨底时，将所述接触软体安装在所述喷射器上，调节所述喷头的竖向高度以使所述接触软体与所述钢轨的轨底接触，通过所述喷头喷吹雾化腐蚀液体使所述接触软体保持湿润状态，以模拟接触湿态腐蚀。

24、采用上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

25、本发明提供的钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置，通过设置储液雾化器以及喷射器，可以在疲劳试验过程中准确地模拟线路腐蚀环境下钢轨服役状态，有助于更准确地评价腐蚀环境下钢轨服役性能。

26、本发明提供的钢轨轨底腐蚀疲劳试验方法，通过在疲劳试验过程中向钢轨试样的轨底施加雾化腐蚀液体，可以准确地模拟线路腐蚀环境下钢轨服役状态，有助于更准确地评价腐蚀环境下钢轨服役性能。

技术特征：

1.一种钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，所述喷射器包括可调节伸缩式喷头。

3.根据权利要求1所述的钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，所述喷射器的喷头处设置有可拆卸的接触软体。

4.根据权利要求1所述的钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，所述喷射器包括彼此螺纹连接的管体和喷头、设置在所述管体和喷头围成的空间内的弹簧以及与所述弹簧连接且位于所述喷头外部的接触软体。

5.根据权利要求1所述的钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，所述第一支辊和第二支辊之间的距离可调。

6.根据权利要求1所述的钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，所述喷射器施加所述雾化腐蚀液体的速度可调以便模拟多种腐蚀状态。

7.一种钢轨轨底腐蚀疲劳试验方法，其特征在于，利用权利要求1-6中任一项所述的钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置对钢轨试样进行腐蚀疲劳试验，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的钢轨轨底腐蚀疲劳试验方法，其特征在于，所述腐蚀疲劳试验方法还包括以下步骤：制备长度为450～1800mm的钢轨试样。

9.根据权利要求7所述的钢轨轨底腐蚀疲劳试验方法，其特征在于，所述腐蚀疲劳试验方法还包括以下步骤：调节所述第一支辊和所述第二支辊之间的距离使得所述第一支辊和所述第二支辊之间的距离比所述钢轨试样的长度短至少200mm。

10.根据权利要求8所述的钢轨轨底腐蚀疲劳试验方法，其特征在于，所述腐蚀疲劳试验方法还包括以下步骤：

技术总结
本发明属于钢轨疲劳试验技术领域，具体公开了一种钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置以及一种钢轨轨底腐蚀疲劳试验方法。钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置包括：用于支撑钢轨的第一支辊和第二支辊；用于向钢轨施加垂向载荷的垂向加载夹具；用于存储腐蚀液体并且将腐蚀液体雾化的储液雾化器；以及与储液雾化器连接并且用于向钢轨轨底施加雾化腐蚀液体的喷射器。本发明提供的钢轨轨底腐蚀疲劳试验装置，可以在疲劳试验过程中准确地模拟线路腐蚀环境下钢轨服役状态，有助于更准确地评价腐蚀环境下钢轨服役性能。

技术研发人员：汪渊,宁雄显,李若曦,张恒毅
受保护的技术使用者：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23