[发明专利]一种钢轨加速疲劳劣化实验方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明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，本发明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。