浅谈贝氏体钢钢轨、辙叉、尖轨在朔黄线的应用

 引言
近年来因国内重载线路发展迅速，重载线路对道岔等线路设备的要求越来越迫切。道岔厂家也越来越重视采用新工艺生产道岔，并在实践中积累了丰富的经验。北京特冶工贸有限责任公司与清华大学合作共同研制了BT1380贝氏体钢钢轨、组合辙岔、尖轨、基本轨，提高了道岔使用寿命。
1 贝氏体钢轨、组合辙岔、尖轨、基本轨介绍
目前世界上绝大部分辙叉为高锰钢整铸辙叉，近年来英国、法国等一些发达国家也采用少量的空冷贝氏体合金钢辙叉，国际上空冷贝氏体钢系列有两大类：一类是以英国P.B.Pickering为首的于上世纪50年代发明的Mo-B系列空冷贝氏体钢，因Mo价格昂贵，同时由于空冷淬透性低及贝氏体相变点高，必须复合合金化，因此发展受到限制；另一类是以我国清华大学方鸿生教授为首于70年代初期发明的Mn-B系及Mn系贝氏体钢，Mn的原材料价格仅为Mo原材料价格的几十分之一，而且贝氏体相变温度低，不需要特殊复合合金化，故Mn-B系及Mn系贝氏体钢的发明具有重要意义。北京特冶工贸有限公司、清华大学贝氏体钢研究及推广中心在清华大学三十年贝氏体钢研制基础上，合作开发适用于跨区间无缝线路提速重载的电渣复合连接贝氏体钢辙叉心轨及道岔用尖轨、基本轨等系列产品。
2 贝氏体钢钢轨、辙叉、尖轨、基本轨的性能特点
2.1 机械性能好（表1）
2.2 整体强度高 由于道岔产品全部采用轧制贝氏体钢，包括特制的螺栓、桥行夹板等主要相关部件、力学性能指标大幅提高、在整体上实现了强度和韧性的同步提高。主要性能指标已经达到或超过铁道部和冶金部对重轨科技攻关项目所提出的的指标要求，特别是抗拉强度和冲击韧性以及抗延迟断裂性能增幅较大。
辙叉心轨采用轧制贝氏体钢轨加工组合。长心轨消除了拼装心轨的轨缝，改善了直股行车条件，可达到跨区间无缝线路的要求。
2.3 互换性、适应性好 贝氏体钢辙岔及尖轨基本轨等能适应V<200Km/h通过的运行条件，并可与类型同型号产品互换使用。辙叉跟端、趾端长度尺寸可根据用户需求特殊加工制作。
2.4 焊接性能强 贝氏体钢组合辙叉、尖轨、基本轨可与普通U75v钢轨采用多种方式焊接，包括闪光接触焊、铝热焊，有效地解决了整铸高锰钢辙叉焊接难题，满足了现场施工工艺要求，为铺设超长无缝线路创造了条件。
3 经济效益分析
我国铁路道岔总量约为14万组左右，目前使用的主型辙叉为高锰钢整铸辙叉，通过总重约为0.7亿吨-1.2亿吨。贝氏体钢组合辙叉心轨、翼轨均采用超强、高韧轧制贝氏体钢组合而成，即全贝氏体钢结构、克服了翼轨、心轨不同材料，不等寿命的不足，充分发挥了贝氏体钢的优异特点。朔黄铁路自2010年陆续采用贝氏体钢钢轨、组合辙叉、尖轨、基本轨等，取得了良好的经济效益和社会效益。以黄骅港站60Kg/m-25贝氏体钢轨及西岔区140#道岔贝氏体钢尖轨为例，2011年10月份在黄骅港站小曲线半径线路采用60Kg/m-25贝氏体钢轨，使用至今效果良好。较使用U75v淬火轨寿命提高3倍以上。黄骅港站一场西岔区140#道岔为进港咽喉道岔，上行万吨重车有70%都由此通过。该道岔由于受位置条件限制在设计结构上不尽合理，与前方菱形道岔形成一个S弯，列车通过时强行作蛇形运动，对140#道岔左尖轨及基本轨冲击力大，磨损严重，最后造成该道岔尖轨尖前掉块严重，影响行车安全。通过08年下半年及09年山半年统计，该道岔尖轨更换周期为20天左右，浪费大量人力、物力，对设备安全造成极大的影响。2009年8月6日，对140#道岔尖轨统一更换为贝氏体尖轨，截至2010年7月15日，安全运行345天。从原材料成本来看，由于贝氏体钢轨，较之普通钢轨性能优越，冶炼成本增加，每吨贝氏体钢轨比普通U75v钢轨价格增加7000元。从现场维修成本来看，贝氏体钢辙岔采用高强度螺栓、防松螺母、间隔铁全断面粘接等技术，具有良好的整体性能和局部互换性，工队日常维修工作量少。同时由于使用寿命大幅增加，工队更换辙叉、尖轨、基本的周期加长，更换次数减少，现场维修人工费用大幅减少。从安全性来看，由于贝氏体钢材料的强度、韧性大幅提高，在养护不到位的情况下，经过重车碾压后钢轨掉块现象得以克服或明显减轻，行车安全的可靠性显著增加。从性价比来看，虽然原材料成本有所增加，但现场维修成本减少，特别是使用寿命成几倍增加，因而该产品具有很高的性价比。（见表2）
4 社会效益分析
贝氏体钢道岔系列产品的推广应用，每年出早设备效益显著。就贝氏体钢辙叉来讲，每组每年可减少一次维修更换作业，每次作业按90分钟计算，每分钟按2万元计，可减少影响行车90分钟，创造社会效益180万元/次。按照朔黄线每年1000组计算，可创造社会效益18亿元。
5 结论
贝氏体钢钢轨及道岔系列产品，具有高强度、高韧性、抗延迟裂纹性高的特点，相对目前现有的产品，使用寿命长、综合成本的性价比高、确保运输安全的可靠性好、经济效益和社会效益佳。对提速线路及重载线路的安全畅通以及降低工务维修成本具有重要意义，值得推广使用。