淺談貝氏體鋼鋼軌、轍叉、尖軌在朔黃線的應(yīng)用

 引言
近年來因國內(nèi)重載線路發(fā)展迅速，重載線路對道岔等線路設(shè)備的要求越來越迫切。道岔廠家也越來越重視采用新工藝生產(chǎn)道岔，并在實踐中積累了豐富的經(jīng)驗。北京特冶工貿(mào)有限責(zé)任公司與清華大學(xué)合作共同研制了BT1380貝氏體鋼鋼軌、組合轍岔、尖軌、基本軌，提高了道岔使用壽命。
1 貝氏體鋼軌、組合轍岔、尖軌、基本軌介紹
目前世界上絕大部分轍叉為高錳鋼整鑄轍叉，近年來英國、法國等一些發(fā)達(dá)國家也采用少量的空冷貝氏體合金鋼轍叉，國際上空冷貝氏體鋼系列有兩大類：一類是以英國P.B.Pickering為首的于上世紀(jì)50年代發(fā)明的Mo-B系列空冷貝氏體鋼，因Mo價格昂貴，同時由于空冷淬透性低及貝氏體相變點高，必須復(fù)合合金化，因此發(fā)展受到限制；另一類是以我國清華大學(xué)方鴻生教授為首于70年代初期發(fā)明的Mn-B系及Mn系貝氏體鋼，Mn的原材料價格僅為Mo原材料價格的幾十分之一，而且貝氏體相變溫度低，不需要特殊復(fù)合合金化，故Mn-B系及Mn系貝氏體鋼的發(fā)明具有重要意義。北京特冶工貿(mào)有限公司、清華大學(xué)貝氏體鋼研究及推廣中心在清華大學(xué)三十年貝氏體鋼研制基礎(chǔ)上，合作開發(fā)適用于跨區(qū)間無縫線路提速重載的電渣復(fù)合連接貝氏體鋼轍叉心軌及道岔用尖軌、基本軌等系列產(chǎn)品。
2 貝氏體鋼鋼軌、轍叉、尖軌、基本軌的性能特點
2.1 機(jī)械性能好（表1）
2.2 整體強度高 由于道岔產(chǎn)品全部采用軋制貝氏體鋼，包括特制的螺栓、橋行夾板等主要相關(guān)部件、力學(xué)性能指標(biāo)大幅提高、在整體上實現(xiàn)了強度和韌性的同步提高。主要性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到或超過鐵道部和冶金部對重軌科技攻關(guān)項目所提出的的指標(biāo)要求，特別是抗拉強度和沖擊韌性以及抗延遲斷裂性能增幅較大。
轍叉心軌采用軋制貝氏體鋼軌加工組合。長心軌消除了拼裝心軌的軌縫，改善了直股行車條件，可達(dá)到跨區(qū)間無縫線路的要求。
2.3 互換性、適應(yīng)性好 貝氏體鋼轍岔及尖軌基本軌等能適應(yīng)V<200Km/h通過的運行條件，并可與類型同型號產(chǎn)品互換使用。轍叉跟端、趾端長度尺寸可根據(jù)用戶需求特殊加工制作。
2.4 焊接性能強 貝氏體鋼組合轍叉、尖軌、基本軌可與普通U75v鋼軌采用多種方式焊接，包括閃光接觸焊、鋁熱焊，有效地解決了整鑄高錳鋼轍叉焊接難題，滿足了現(xiàn)場施工工藝要求，為鋪設(shè)超長無縫線路創(chuàng)造了條件。
3 經(jīng)濟(jì)效益分析
我國鐵路道岔總量約為14萬組左右，目前使用的主型轍叉為高錳鋼整鑄轍叉，通過總重約為0.7億噸-1.2億噸。貝氏體鋼組合轍叉心軌、翼軌均采用超強、高韌軋制貝氏體鋼組合而成，即全貝氏體鋼結(jié)構(gòu)、克服了翼軌、心軌不同材料，不等壽命的不足，充分發(fā)揮了貝氏體鋼的優(yōu)異特點。朔黃鐵路自2010年陸續(xù)采用貝氏體鋼鋼軌、組合轍叉、尖軌、基本軌等，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。以黃驊港站60Kg/m-25貝氏體鋼軌及西岔區(qū)140#道岔貝氏體鋼尖軌為例，2011年10月份在黃驊港站小曲線半徑線路采用60Kg/m-25貝氏體鋼軌，使用至今效果良好。較使用U75v淬火軌壽命提高3倍以上。黃驊港站一場西岔區(qū)140#道岔為進(jìn)港咽喉道岔，上行萬噸重車有70%都由此通過。該道岔由于受位置條件限制在設(shè)計結(jié)構(gòu)上不盡合理，與前方菱形道岔形成一個S彎，列車通過時強行作蛇形運動，對140#道岔左尖軌及基本軌沖擊力大，磨損嚴(yán)重，最后造成該道岔尖軌尖前掉塊嚴(yán)重，影響行車安全。通過08年下半年及09年山半年統(tǒng)計，該道岔尖軌更換周期為20天左右，浪費大量人力、物力，對設(shè)備安全造成極大的影響。2009年8月6日，對140#道岔尖軌統(tǒng)一更換為貝氏體尖軌，截至2010年7月15日，安全運行345天。從原材料成本來看，由于貝氏體鋼軌，較之普通鋼軌性能優(yōu)越，冶煉成本增加，每噸貝氏體鋼軌比普通U75v鋼軌價格增加7000元。從現(xiàn)場維修成本來看，貝氏體鋼轍岔采用高強度螺栓、防松螺母、間隔鐵全斷面粘接等技術(shù)，具有良好的整體性能和局部互換性，工隊日常維修工作量少。同時由于使用壽命大幅增加，工隊更換轍叉、尖軌、基本的周期加長，更換次數(shù)減少，現(xiàn)場維修人工費用大幅減少。從安全性來看，由于貝氏體鋼材料的強度、韌性大幅提高，在養(yǎng)護(hù)不到位的情況下，經(jīng)過重車碾壓后鋼軌掉塊現(xiàn)象得以克服或明顯減輕，行車安全的可靠性顯著增加。從性價比來看，雖然原材料成本有所增加，但現(xiàn)場維修成本減少，特別是使用壽命成幾倍增加，因而該產(chǎn)品具有很高的性價比。（見表2）
4 社會效益分析
貝氏體鋼道岔系列產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，每年出早設(shè)備效益顯著。就貝氏體鋼轍叉來講，每組每年可減少一次維修更換作業(yè)，每次作業(yè)按90分鐘計算，每分鐘按2萬元計，可減少影響行車90分鐘，創(chuàng)造社會效益180萬元/次。按照朔黃線每年1000組計算，可創(chuàng)造社會效益18億元。
5 結(jié)論
貝氏體鋼鋼軌及道岔系列產(chǎn)品，具有高強度、高韌性、抗延遲裂紋性高的特點，相對目前現(xiàn)有的產(chǎn)品，使用壽命長、綜合成本的性價比高、確保運輸安全的可靠性好、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益佳。對提速線路及重載線路的安全暢通以及降低工務(wù)維修成本具有重要意義，值得推廣使用。