钢轨焊接 第1部分通用技术条件

ICS 45.120S 17 TB中华人民共和国铁道行业标准 TB/T 1632.12005代替 TB/T 16321991、TB/T 1632.21997钢轨焊接 第1部分：通用技术条件Welding of railsPart l:General specification 2005-06-27发布 2005-06-27实施中华人民共和国铁道部 发布TB/T 1632.12005目 次前 言1 范 围12 规范性引用文件13 术语和定义14 焊接用钢轨要求25 超声波探伤要求26 焊接接头平直度和表面质量要求37 焊接接头平直度和表面质量检验方法38 落锤试验方法49 静弯试验方法510 疲劳试验方法511 拉伸试验方法612 冲击试验方法6附录A（规范性附录） 钢轨焊缝超声波探伤技术规程8附录B（规范性附录） 钢轨落锤试验机13附录C（规范性附录） 钢轨静弯试验机14附录D（规范性附录） 钢轨疲劳试验机15ITB/T 1632.12005前 言TB/T 1632钢轨焊接初步确定分为四个部分：第1部分：通用技术条件；第2部分：闪光焊接；第3部分：铝热焊接；第4部分：气压焊接。本部分为TB/T 1632的第1部分。本部分代替TB/T 16321991钢轨焊接接头技术条件和TB/T 1632.21997钢轨焊接接头技术条件 热处理钢轨中的相关内容。本部分参考了英国标准草案铁路轨道钢轨闪光焊接 第1部分 固定式闪光焊焊接220和260级别新钢轨（BS EN 1458712003）的有关内容。本部分与TB/T 16321991和TB/T 1632.21997相比，主要变化如下：增加了钢轨焊接专用术语和定义；增加了钢轨焊接接头超声波探伤技术要求和方法；修改了焊接接头平直度和表面质量的要求及检验方法；修改了拉伸试验、冲击试验取样方法；增加了钢轨焊缝超声波探伤技术规程、钢轨静弯试验机、钢轨疲劳试验机要求；钢轨落锤试验机不再作为补充件，而是作为规范性附录。本部分的附录A、附录B、附录C和附录D为规范性附录。本部分由铁道部标准计量研究所提出并归口。本部分由铁道科学研究院金属及化学研究所、铁道部标准计量研究所起草。本部分主要起草人：杨来顺、高文会、李力、黎连修、朱梅、丁韦、张震、胡智博。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：TB/T 16321991；TB/T 1632.21997。TB/T 1632.12005钢轨焊接第1部分：通用技术条件1 范 围TB/T 1632的本部分规定了铁路焊接用钢轨要求、焊缝超声波深伤要求、焊接接头平直度和表面质量要求；焊接接头平直度和表面质量、落锤、静弯、疲劳、拉伸、冲击试验方法。本部分适用于闪光焊接、铝热焊接、气压焊接等方法焊接钢轨。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过TB/T 1632的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。GB/T 2282002 金属材料 室温拉伸试验方法GB/T 2291994 金属夏比缺口冲击试验方法GB/T 26501989 焊接接头冲击试验方法GB/T 26511989 焊接接头拉伸试验方法JB/T 100611999 A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件TB/T 23442003 43kg/m75kg/m热轧钢轨订货技术条件TB/T 26341995 钢轨超声波探伤探头技术条件TB/T 26352004 热处理钢轨技术条件3 术语和定义下列术语和定义适用于TB/T 1632的各部分。3.1固定式闪光焊接 stationary flash-butt welding闪光焊机在基地或车间焊轨作业线的焊接工位焊接钢轨，焊接电源由电力网经配电变压器供电。注：固定式闪光焊接又称为固定式接触焊。3.2移动式闪光焊接 mobile flash-butt welding闪光焊机在铁路轨道上焊接钢轨，焊机及其配套设备的动力源是独立的车载式发电机组。注：移动式闪光焊接又称为移动式接触焊。3.3 气压焊接 gas pressure welding用气体火焰加热焊件，在压力作用下获得牢固接头的焊接方法。3.4铝热焊接 thermit welding以氧化铁为氧化剂，以铝粉为还原剂的一种热剂焊。3.5 1焊接接头 welded joint TB/T 1632.12005 用焊接方法连接的钢轨对接接头。焊接接头由焊缝和热影响区构成。3.6 推凸 trimming 用与钢轨横截面外形轮廓相同的刀具沿着钢轨表面纵向推进，切除焊接凸出量。3.7 电极灼伤 electrode burns 钢轨与焊机电极因接触不良产生的灼伤。3.8打磨灼伤 grinding burns 砂轮打磨钢轨表面产生的灼伤。3.9灰斑 flat spot 存在于闪光焊焊缝断口中的局部光滑区域，与周边金属有明显界限。3.10光斑 white flat spot 面积型缺陷，存在于气压焊焊缝断口中的局部光滑区域，与周边金属有明显界限。光斑又称为白斑。3.11过烧 overburn晶粒边界熔化，是体积型缺陷，存在于焊缝或热影响区。轻度过烧呈细小黑灰斑点，重度过烧呈黑色蜂窝状。3.12未焊合 lack of bond母材与母材之间未能完全结合的部分。3.13接头错边 steps across the weld焊接时两根钢轨由于没有对正，使焊缝两侧钢轨表面之间出现的平行偏差。3.14软化区 softened zone热影响区硬度值低于未受影响的钢轨母材硬度平均值的区域。4 焊接用钢轨要求焊接用热轧钢轨应符合TB/T 23442003的规定；焊接用热处理钢轨应符合TB/T 26352004的规定；焊接用客运专线以及国外生产的钢轨应符合相关订货技术条件的规定。5 超声波探伤要求5.1 探伤人员资质要求探伤人员应持有铁道部门无损检测人员技术资格鉴定考核委员会颁发的级或以上级别的技术资格证书，并经过钢轨焊缝探伤技术培训方能独立上岗作业。5.2 焊接接头探伤要求5.2.1 钢轨焊接后均应对焊接接头进行超声波探伤，并填写探伤记录。记录应包括仪器、探头、焊接接头编号、测试数据、探伤结果及处理意见。25.2.2 探伤时焊接接头的温度不应高于40。当焊接接头温度高于40时，可浇水冷却，浇水冷却时TB/T 1632.12005的轨头表面温度应低于350。5.2.3 超声波探伤仪和探头技术要求见第A.1章。铝热焊焊接接头探伤用探头回波频率大于等于2.5MHz；闪光焊、气压焊焊接接头探伤用探头回波频率大于等于4MHz。回波频率误差应小于等于10%。5.2.4 探伤前应对探测系统校准，试块及探伤灵敏度校准见第A.2章和第A.5章。5.2.5 扫查前检查探测面表面粗糙度，应无锈蚀和焊渣，打磨面应平顺、光滑，打磨范围应能满足探伤扫查的需要。5.2.6 使用双探头或单探头对轨头、轨腰、轨底分别进行探测。5.2.7 探伤时，可在探伤灵敏度的基础上再提高4dB6dB进行扫查。5.2.8 焊接接头中的缺陷当量大于探伤灵敏度规定值时，应判定焊接接头不合格（判废），即焊接接头中发现如下缺陷时应判废：a) 双探头探伤时：轨底角（距轨底角20mm范围）大于等于36dB（比3平底孔反射波低6dB）平底孔当量；其他部位大于等于3平底孔当量；b) 横波单探头探伤时：轨头和轨腰大于等于3长横孔当量；轨底大于等于4竖孔当量；轨底角（距轨底角20mm范围）大于等于46dB（比4竖孔反射波低6dB）竖孔当量；c) 铝热焊0探头探伤时：大于等于5长横孔当量；d) 缺陷当量比探伤灵敏度规定的缺陷低3dB，但延伸长度大于6mm时。5.2.9 缺陷的测定：缺陷当量直径的测定和相对3dB延伸度的测定见第A.6章和第A.7章。5.2.10 超声波探伤的其他要求见附录A。特殊线路或特殊区段上的判废标准按相关规定处理。6 焊接接头平直度和表面质量要求6.1 平直度要求轨头工作面1m长度平直度允许的最大偏差应符合表1规定。表1 平直度允许的最大偏差线路设计速度km/h轨顶面垂直方向最大偏差mm轨头侧面工作边水平方向最大偏差mma1a2b1b2120 闪光焊接：0.3铝热焊接、气压焊接：0.400.40.41201200.300.30.32000.200.30注1：a1、a2分别代表测量长度范围高出、低于钢轨母材轨顶基准面最大允许偏差。注2：b1、b2分别代表测量长度范围轨头内侧工作面凹进、凸出钢轨母材基准最大允许偏差。6.2 表面质量要求6.2.1 焊接接头的轨头工作面经外形精整后的表面不平度应满足：在焊缝中心线两侧各100mm范围内，表面不平度不大于0.2mm。轨顶面及轨头侧面工作边母材打磨深度不应超过0.5mm。6.2.2 焊接接头及其附近钢轨表面不应有裂纹、明显压痕、划伤、碰伤、电极灼伤、打磨灼伤等伤损。7 焊接接头平直度和表面质量检验方法7.1 平直度检验方法37.1.1 应在钢轨焊接接头温度低于50时测量平直度。测量长度1m，焊缝居中。TB/T 1632.120057.1.2 如果测量平直度时焊接接头处于热态，考虑冷却过程的影响，焊接接头热态下测得的平直度偏差允许高于表1的规定，但焊接接头在环境温度下测量的平直度偏差应符合表1的规定。7.1.3 平直度偏差的测量位置分别在：轨顶面纵向中心线、轨头侧面工作边上距轨顶面16mm处的纵向线；测量应以焊缝中心线两侧各500mm位置的钢轨表面作为基准点。7.1.4 用检测直尺（L0=1m）测量平直度的方法示意见图1。图1 测量平直度方法示意图7.1.5 在钢轨固定式闪光焊接生产线上，应使用非接触式传感器自动检测尺测量焊接接头平直度，其显示窗口直接显示平直度偏差，其他情况下可以使用便携式钢轨平直度检测直尺。7.1.6 自动检测尺和检测直尺的测量误差不应大于0.05mm。7.2 表面质量检验方法7.2.1 肉眼检查表面质量。7.2.2 表面不平度检查：将200mm长度的直尺放在经过外形精整的焊接接头上，焊缝位于直尺中心，测量直尺与钢轨接触面间的最大距离，测量结果为表面不平度。8 落锤试验方法8.1 试 件8.1.1 试件外观质量要求：平直度和表面质量应符合本部分第6章的规定。48.1.2 试件应进行超声波探伤，使用探伤检查合格的试件进行落锤试验。TB/T 1632.120058.1.3 试件长度1.2m1.6m，焊缝中心位于试件中央，两端锯切加工。试件的轨头向上，平放在试验机的两固定支座上，支距1m，焊缝居中。8.2 试验温度试件温度1050。当试验环境温度低于10时，试件温度应接近上限。8.3 落锤试验机落锤试验机要求应符合附录B的规定。8.4 试验记录每个试件按落锤试验次序编号，编号应与焊接序号对应，记录锤击2次后的挠度。9 静弯试验方法9.1 试 件9.1.1 试件外观质量要求：平直度和表面质量应符合本部分第6章的规定。9.1.2 试件应进行超声波探伤，使用探伤检查合格的试件进行静弯试验。9.1.3 试件长度1.2m1.3m，焊缝中心应位于试件中央，两端锯切加工。试件置于支距1m的支座上，焊缝居中，焊缝中心承受集中载荷。9.2 试验温度试件温度1040,试验在室温条件下进行。9.3 静弯试验机静弯试验机应符合附录C的规定。9.4 加载速度压头移动速度应不大于1.0mm/s（或加载速率应不大于80kN/s）。9.5 试验记录9.5.1 每个试件按静弯试验次序编号，编号应与焊接序号对应。9.5.2 记录载荷和支距中间的对应挠度。10 疲劳试验方法10.1 试 件10.1.1 试件外观质量要求：焊接接头平直度和表面质量应符合本部分第6章的规定。10.1.2 试件应进行超声波探伤，使用探伤检查合格的试件进行疲劳试验。10.1.3 焊缝中心应位于试件中央，允许偏差10mm。试件长度不应超过支距外100mm；最短长度应超过支距外50mm。10.1.4 试验在室温条件下进行。试件简支于试验机两支座上，轨头向上，支距中央轨头焊缝中心处承受集中载荷。10.2 载荷及载荷循环次数采用脉动弯曲疲劳试验。根据钢轨型号确定载荷，最大载荷记为Fmax，最小载荷记为Fmin。载荷频率5Hz0.5 Hz，载荷比为0.2。载荷循环次数应从达到要求载荷时算起。10.3 疲劳试验机及载荷计算10.3.1 疲劳试验机应符合附录D的规定。10.3.2 受试验设备限制可改变试件支距，最大支距1.5m。不同支距时的最大载荷按下式计算： F=5F施加在钢轨上的载荷，单位为牛（N）；TB/T 1632.12005max最大疲劳应力，单位为兆帕（MPa），闪光焊接、气压焊接最大疲劳应力max为297 MPa，铝热焊最大疲劳应力max为217 MPa； L试件支距，单位为毫米（mm）； W钢轨下部断面系数，单位为立方毫米（mm3）。11 拉伸试验方法11.1 焊接接头拉伸试验取样位置见图2，拉伸试样取样数量为9个，编号如图2所示。 单位为毫米热轧钢轨：a=15热处理钢轨：a=9图2 拉伸试验取样位置11.2 拉伸试样采用直径d0=10mm，l0=5d0的比例试样。试样加工尺寸及试验方法按GB/T 26511989和GB/T 2282002的规定执行。11.3 分别记录抗拉强度和断后伸长率，将9个试样的抗拉强度平均值Rm、断后伸长率平均值A作为试验结果。12 冲击试验方法12.1 焊接接头冲击试验取样位置见图3，冲击试样取样数量为12个，编号如图3所示。12.2 冲击试样加工尺寸及试验方法按GB/T 26501989和GB/T 2291994的规定执行。U形缺口应在焊缝中心位置。612.3 试验在常温下进行，将12个试样的冲击吸收功平均值AKU作为试验结果。TB/T 1632.12005单位为毫米热轧钢轨：b=15热处理钢轨：b=9图3 冲击试验取样位置7TB/T 1632.12005附 录 A（规范性附录）钢轨焊缝超声波探伤技术规程A.1 探伤仪和探头A.1.1 探 伤 仪超声波探伤仪应符合JB/T 100611999的规定，并满足下述条件：a) 衰减器总量80dB（在工作频段内，每12dB误差不超过1dB）；b) 放大器带宽不小于1MHz8MHz；c) 灵敏度余量55dB（2.5 MHz纵波）；d) 分辨力26dB（2.5 MHz纵波）；e) 动态范围26dB；f) 垂直线性误差4%；水平线性误差（或测量误差）2%。A.1.2 超声波探头超声波探头应符合TB/T 26341995的规定，并满足下述条件：a) 无双峰和波形抖动现象，探头前沿长度应能满足探伤扫查范围的需要；b) 折射角误差小于等于1.5（当折射角大于等于60时，误差小于等于2）c) 单探头（横波）始脉冲占宽小于等于25mm（R100圆弧面增益40dB）；d) 4MHz以上（横波）探头分辨力大于等于22dB；相对灵敏度大于等于60dB（R100圆弧面）；e) 2.5 MHz（横波）探头分辨力大于等于20dB；相对灵敏度大于等于65dB（R100圆弧面）；f) 组合探头或阵列探头灵敏度相对偏差小于等于4dB；入射点相对偏差小于等于2mm。A.2 试 块A.2.1 标准试块标准试块应由有资质的专业生产厂制造，并经测试合格方可使用，主要用于室内检测探测系统灵敏度。标准试块有CS-1-5试块和CSK-1A试块。A.2.2 对比试块对比试块用60kg/m新轨制作，试块尺寸及人工缺陷孔：a) 双探头探伤用GHT-1试块长度不小于450mm，人工缺陷1#13#为3mm平底孔，分布见图A.1。平底孔深不小于40mm，孔底平面度0.02mm。b) 铝热焊缝0探头探伤用GHT-2试块长度不小于260mm，人工缺陷1#7#为5mm横孔，分布见图A.2。c) 单探头（横波）探伤轨头和轨腰用GHT-3试块长度不小于250mm，人工缺陷1#8#为3mm横孔，分布见图A.3。d) 单探头（横波）探伤轨底用GHT-4试块长度不小于160mm，人工缺陷1#2#为4mm通孔，圆心至试块一侧端面40mm，分布见图A.4。A.3 扫查装置8A.3.1 装置应具备对钢轨焊缝进行双探头扫查的功能；装置可使用阵列（或组合）探头对钢轨焊缝进行分段扫查，扫查间隔应不大于15mm。 TB/T 1632.12005A.3.2 装置应适用于对焊接钢轨作业线和线路焊接的钢轨焊接接头中的焊接缺陷进行扫查。A.4 扫查方法A.4.1 双探头扫查宜用折射角=3745探头从轨顶面对轨头、轨腰焊缝部位及其轨腰延伸部位进行串列式扫查；从轨头侧面对轨头进行K型扫查；从轨底两侧面对轨底进行K型扫查或从轨底上斜面进行串列式扫查。也可以从轨顶面、轨底面对闪光焊、气压焊焊缝的轨腰及延伸部位进行K型扫查。A.4.2 单探头扫查宜用折射角=3745横波探头从轨头顶面对轨头、轨腰直至轨底进行扫查；用折射角60横波探头从轨腰侧面、轨底上斜面分别对轨腰、轨底进行扫查。宜用折射角60弧面探头从轨腰与轨底顶面斜坡之间的圆弧面进行扫查。宜用0探头从钢轨顶面对铝热焊轨头、轨腰直至轨底焊缝（熔合区）进行扫查。单探头扫查时，探头前后移动的同时可向两侧偏转一定角度。A.5 探伤灵敏度校准A.5.1 双 探 头探伤前应用GHT-1对比试块（见图A.1）校准探伤灵敏度：轨腰部位双探头用6#平底孔反射波，轨头两侧面K型扫查用2#平底孔反射波；轨顶面串列式扫查用10#平底孔反射波；轨底两侧面K型扫查用6#平底孔反射波；轨底和轨底上斜面串列式扫查用8#平底孔反射波。 单位为毫米1#13#平底孔直径3图A.1 GHT-1对比试块调整反射波达到满幅度的80%，即为相应部位的探伤灵敏度。在轨底部位探伤灵敏度基础上提高6dB即为轨底角部位（距轨底角20mm范围）探伤灵敏度。9A.5.2 单 探 头 TB/T 1632.12005 探伤前应用GHT-2、GHT-3、GHT-4对比试块校准探伤灵敏度： 从轨头顶面对轨头和轨腰部位扫查，用GHT-3对比试块（图A.3）上8#横孔反射波； 对轨底部位扫查用GHT-4对比试块（图A.4）上2#竖孔上棱角二次反射波； 铝热焊0探头扫查用GHT-2对比试块（图A.2）上7#横孔反射波。调整反射波达到满幅度的80%，即为相应部位的探伤灵敏度。在轨底部位探伤灵敏度基础上提高6dB即为轨底角部位（距轨底角20mm范围）探伤灵敏度。单位为毫米图A.2 GHT-2对比试块单位为毫米10图A.3 GHT-3对比试块TB/T 1632.12005单位为毫米1#2#竖孔直径4图A.4 GHT-4对比试块A.5.3 灵敏度补偿探侧面粗糙时，应进行打磨。若仍不能满足表面粗糙度要求，但通过补偿能满足探伤要求时，可进行表面耦合补偿。补偿量一般在2dB6dB。A.6 距离一波幅曲线绘制A.6.1 双 探 头轨腰及其延伸部位距离一波幅曲线：以深度（或声程）为横坐标，以反射波幅度（以dB为单位）为纵坐标建立坐标系。固定除衰减器以外的所有与灵敏度有关的仪器旋钮、开关或按键，依次探测图GHT-1对比试块1#6#平底孔。用衰减器将上述各孔最高反射波调整到满幅度的80%，记录各孔对应的衰减器读数和孔深（或声程），在坐标图上找出各孔对应的点，连接成曲线。按上述方法依次探测（从轨顶面）GHT-1对比试块10#13#（或从轨头两侧面探测12#、2#、13#）平底孔，可绘制轨头部位距离一波幅曲线。按上述方法依次探测（从轨底两侧面）GHT-1对比试块6#9#平底孔，可绘制轨底部位距离离一波幅曲线。A.6.2 单 探 头按A.6.1方法依次探测（从轨顶面）GHT-3对比试块1#8#长横孔，可绘制轨头和轨腰部位距离一波幅曲线。按A.6.1方法，用一次波和二次波探测GHT-4对比试块1#、2#竖孔与试块界面构成的上、下棱角，将其最高反射波调整到满幅度的80%，读出此时的衰减器读数和声程（或深度），并在坐标图上找出各棱角对应的点，连接成曲线，作为轨底部位距离一波幅曲线。寻找竖孔最高反射波时，将探头向侧面偏转一定角度。A.6.3 0探头按A.6.1方法依次探测（从轨顶面）GHT-2对比试块1#7#长横孔，可绘制铝热焊熔合区距离一波幅曲线。A.7 缺陷的测定A.7.1 点状缺陷当量直径的测定发现缺陷后，应将仪器状态从扫查灵敏度降至探伤灵敏度，测出缺陷波与探伤灵敏度的dB差值，按dB差值和相应的距离一波幅曲线判定缺陷当量大小。A.7.2 相对3dB延伸度的测定11 发现缺陷后，将缺陷最高反射波调至满幅度的80%，然后增益3dB，沿缺陷延伸方向前后或左右移动探头，直至缺陷波幅再降至80%，测量探头前后或左右移动的距离m。同时测量在同样声程处的点状缺陷上3dB声场范围内探头在缺陷延伸方向上的移动距离n，则缺陷的延伸度L可近似用如下公式计算：缺陷沿钢轨横向或水平纵向延伸时，按照公式(A.1)计算；缺陷沿钢轨垂直方向延伸时，按照公式TB/T 1632.12005（A.2）计算。 L= m n （A.1）（A.2）m-n tanL=两式中：L缺陷的延伸度，单位为毫米（mm）；m探头移动的距离，单位为毫米（mm）；n探头在缺陷延伸方向移动的距离，单位为毫米（mm）；探头折射角，单位为度（）。12TB/T 1632