摘要：采用力学性能试验、硬度试验和金相显微技术等手段，对起重机钢轨的断裂原因进行宏观和微观分析。结果表明，在焊料与基体金属间存在较大的孔洞或凹陷及热影响区内的穿晶裂纹构成了裂纹源，这些裂纹在外界疲劳荷载的作用下，逐渐扩展，最终导致了钢轨的断裂。
关键词：龙门起重机；钢轨；裂纹；分析
龙门起重机作为一种典型的轮轨接触式物料搬运设备，在冶金、铁路、港口等行业有着广泛的应用。钢轨是轮轨接触中的直接承重部分，其状态和使用寿命将直接影响起重机的正常使用。因此要求钢轨有较好的抗疲劳、抗压、耐磨和抗腐蚀等性能[1]。钢轨的性能不仅取决于钢轨材料及加工过程，后续的施工安装也在一定程度上影响到钢轨的使用寿命。
本文针对国内某港口的龙门起重机钢轨在实际使用过程中出现的断裂情况，对其进行取样分析。通过力学性能试验、硬度试验和金相显微技术等手段，进行了宏观和微观的全面试验分析，力求对断裂原因做一全面、完整评价。
1.工程概况
断裂钢轨的牌号为U71Mn，型号为QU100，为重轨，采用平炉冶炼镇定钢制造。该钢轨使用2年后陆续出现断裂现象，所有钢轨的断裂部位基本相同，均位于距钢轨轨头约300mm处，即接地线用导电钢筋与钢轨焊接部位。导电钢筋的公称直径为10mm，焊接部位距钢轨下翼缘边缘约20mm，焊接长度约100mm。施工时对导电钢筋进行焊接的设备为直流电焊机，焊接方法为手工电弧焊，焊接前后未进行任何特殊处理，为自然环境状态。经现场检查，轨道基础未出现不均匀沉降现象，钢轨表面未发现裂纹、折迭、结疤、气泡和夹杂等缺陷。
2.轨道断裂部位受力分析
起重机在使用过程中，．断裂钢轨部分受力状态可近似简化为3点弯曲力学模型，外加荷载主要为起重机自重及起重机工作时的动荷载。钢轨断裂部位的受力状态大致分为2部分：以中性层为界，中性层至钢轨上表面部分受力状态为受压，中性层至钢轨底面部分受力状态为受拉。钢轨与导电钢筋的焊接部位处在受拉区，其主要承受弯曲拉应力。
3.钢轨材料性能分析
断裂钢轨材性能检验的取样部位见图1。分别进行化学成分试验[2]、拉伸试验[3]和硬度试验[4]。
3.1钢轨材料化学成分分析
对断裂钢轨基体进行化学分析，其结果详见表1。由此可知钢轨基体的化学成分符合YB／T5055 1993[5]U71Mn的规定。
表1 钢轨化学成分分析结果