轨道交通车辆用辗钢整体车轮钢铁标准网Word格式文档下载.docx
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TB/T3031铁路用辗钢整体车轮径向全截面低倍组织缺陷的评定
YB×
×
辗钢整体车轮磁粉探伤方法
辗钢整体车轮轮箍超声波探伤方法
由于工业和信息化部（《工信厅科【2012】68号》文）已将车轮的超声波探伤和磁粉探伤方法列为工信部2012年第一批标准起草计划，因此，车轮的超声波探伤和磁粉探伤方法分别按拟制定的YB×
《辗钢整体车轮轮箍超声波探伤方法》和YB×
《辗钢整体车轮磁粉探伤方法》执行
2）对轨道交通车辆用辗钢整体车轮实物质量（化学成分、力学性能、外部及内部质量）进行收集、统计、整理和分析。
3）收集不同用户对轨道交通车辆用辗钢整体车轮关注的质量指标要求；
对标准中主要技术指标确定所需要进行的论证和理论研究课题。
4）进行标准水平对比分析、实物质量数据的对比与分析；
意见汇总及处理；
根据标准编制不同阶段编写本标准文本和标准编制说明。
5）完成标准的征求意见稿；
2标准化对象、制定标准的原则、采标程度及主要技术特点
2.1标准化对象简介
本标准的标准化对象为：
《铁路用辗钢整体车轮》国家标准。
近几年来中国地铁、轻轨、城轨等轨道交通发展非常迅速，考虑到标准的适用性和广泛性，对本标准名称进行了调整，修改为《辗钢整体车轮》。
《辗钢整体车轮》国家标准具体规定了铁路和轨道交通车辆用辗钢整体车轮尺寸和形位公差、技术要求、试验方法、检验规则、标志、交货及质量证明书等。
2.2标准的制定原则
1）吸收采用国外先进标准的原则（重点是参照吸收采用欧洲和美国标准规定）。
2）满足用户需求的原则，力争达到“科学、合理、先进、适用、实用”。
3）产品系列化的原则。
4）与国家标准体系协调一致的原则。
为了实现“科学、合理、先进、适用、实用”的国家标准编制原则，《轨道交通车辆用辗钢整体车轮》国家标准的修订，需要生产方、使用方和设计院所、钢标委单位的各位专家共同努力，来实现标准起草原则的要求。
2.3采用国际标准和国外先进标准程度
通过对国外先进标准最新版本的收集、整理、对比、分析，结合近年来各种研究开发成果，遵循吸收采用国外先进标准的原则，本标准以欧洲标准EN13262-2008《铁路应用—轮对和转向架—车轮—产品要求》和北美轨道交通联盟AARM-107《碳素钢车轮规范》要求为基础，同时结合TB/T2708-1996《铁路快速客车整体辗钢车轮技术条件》和国内用户需求，增加了国内一些新开发和市场应用量较大的规格。
参照采用国外先进标准，是发展轨道交通车辆用辗钢整体车轮的需要，是满足顾客对轨道交通车辆用辗钢整体车轮要求的需要，是国家标准转化国际标准的需要，也是发展我国轨道交通车辆用辗钢整体车轮的需要。
2.4本标准的主要技术特点
1）本标准吸收融合了欧洲和美国相关工业产品标准，结合我国轨道交通车辆用辗钢整体车轮的需求现状，形成了符合中国国情、具有世界先进标准水平的中国轨道交通车辆用辗钢整体车轮的系列产品。
2）本标准参照国外先进标准的分级概念，提出了按轴重和速度划分车轮级别的原则，有些技术指标是按级别分级规定的，取消了原标准A、B级车轮的分级规定；
3）本标准参照国外先进标准的内容结构设计，将试验方法并入各标准要素中；
4）本标准增加了CL50、CL55、CL65、CL70四个车轮牌号及性能要求；
5）本标准增加了不同牌号车轮的辐板拉伸性能、-20℃轮辋冲击韧性、轮辋表面硬度、热处理均匀性要求；
6）本标准参照国外先进标准，增加了车轮型式试验要求；
3、标准中主要技术内容的说明
3.1关于标准名称
近几年来中国地铁、轻轨、城轨等轨道交通发展非常迅速，考虑到标准的适用性和广泛性，对本标准名称进行了调整，修改为“辗钢整体车轮”。
3.2关于范围
鉴于目前已经基本掌握了生产200km/h和270km/h速度等级车轮的生产制造技术，而且200km/h速度等级车轮已成功投入商业运营，基本能够满足使用需要，因此将运行速度修改为≤250km/h。
3.3关于规范性引用标准
部分规范性引用文件已经修订，因此，在本标准中对此进行了更新。
增加了多项检验内容，因此，在本标准中对相应的试验方法规范性引用文件进行了补充。
3.4关于车轮分级
取消了原标准中将车轮按质量分成A、B两级的规定。
修订后的标准中车轮有些特性是按1级、2级和3级分级规定的。
通常客车车速≥200km/h时，选用1级车轮；
客车车速＜200km/h，货车轴重≥25t时，选用2级车轮；
货车轴重＜25t时，选用3级车轮。
3.5关于车轮型式尺寸及公差
3.5.1关于车轮型式
1）本标准规定了车轮型式示意及外形尺寸符号。
2）为了提高本标准的实用性和适用性，方便操作，取消了840、915两种车轮尺寸规格的强制规定，规定可以按照经规定程序批准的图样执行。
3.5.2关于尺寸、外形及允许偏差
本标准规定了不同级别车轮未加工和机加工的允许偏差。
项目
允许偏差
符号
允许偏差值
1级
2级
3级
尺寸
几何
形状
未机
加工
经
机加工
轮
辋
外径（滚动圆直径）
D
－
+4/0
+10/0
+6/0
内径（外侧）
D2
0/-2
0/-10
0/-4
内径（内侧）
D1
宽度
H
+3/+1
+3/+1（客车轮）
+5/+2（货车轮）
+7/+2
+5/+2
轮辋厚度差
B1、B2
≤0.2
≤0.4
≤1
踏面外形
v1
≤0.5
踏面圆度
y
≤0.1
内侧面端面全跳动
n
≤0.3
毂
外径（外侧）
D32
+2/0
+5/0
外径（内侧）
D31
轮毂孔内径
-精加工
d0
（接上表）
轮毂孔内径圆柱度
x
长度
L
±
1
2
内侧辋毂距
F
轮毂孔径向跳动度
m
辐
板
与轮辋连接处的厚度
S1
+8/0
与轮毂连接处的厚度
S2
辐板轮廓
v2
≤2
≤4
3.6关于技术要求和试验方法
3.6.1关于钢的牌号
多年来我国车轮产品标准只规定CL60一个钢种，而车轮的实际运行环境和条件却十分复杂。
随着轨道交通运输业的迅速发展，速度等级、载重量均发生了较大变化，采用单一钢种将无法保证轨道交通用户的需要，也不能很好地解决在使用过程中出现的车轮热损伤、异常磨耗等问题。
因此，为了使用户能够根据运行条件（速度、轴重等）的需要更经济合理地选用车轮，延长车轮的使用寿命，增加了CL50、CL55、CL65、CL70四个钢种，并引入了质量控制级别的内容。
1）CL50、CL55钢种：
参照EN13262标准，主要适用于时速≥200km/h速度等级的客车车辆用车轮钢，同时也适用于国内地铁、轻轨等轨道交通车辆用车轮钢。
研究结果表明，运行速度超过120km/h后，列车的动力学条件发生显著变化，车轮的使用条件也发生显著变化。
随着列车运行速度的提高，车轮与钢轨之间的磨损加剧，并且在高速列车的制动过程中，产生大量的摩擦热，加剧了车轮和钢轨因疲劳、剥离等引发的失效问题。
为此，马钢同北京钢铁研究总院合作，系统开展了降低碳含量对车轮综合性能的影响的研究，在碳含量0.4%-0.7%wt的范围内研究了不同成分材料的力学性能、抗滑动摩擦、抗滚动摩擦、抗热疲劳以及抗接触疲劳等性能，通过试验结果的比较发现，随着碳含量的降低，材料的耐滑动摩擦性能、耐滚动摩擦性能以及材料的耐接触疲劳性能降低，但是材料的耐热疲劳性能有显著上升。
综合所有研究结果确定，碳含量在0.5%左右的材料可以获得最好的综合性能（见图1）。
图1高速车轮用钢中碳含量对综合性能的影响
根据这一研究结果，马钢也已试制成功200km/h速度等级车轮并投入商业营运，并基本能够满足使用需要，为此，增加了CL50钢种，基本等同于EN13262标准中的ER7、ER8牌号，增加了CL55钢种，基本等同于EN13262标准中的ER9牌号。
另一方面，从目前用户需求看，近年来随着城市轨道交通的发展，地铁、轻轨等轨道交通车辆用车轮需求量明显增加，从要求看，地铁、轻轨等轨道交通车辆用车轮基本采用EN13262要求进行制造，因此基于上述两方面考虑，增加了CL50、CL55两个钢种。
2）CL65、CL70钢种：
轴重≥25t的货车车辆用车轮
增大货车轴重，实现重载运输，是提高轨道交通运输能力、解决运能不足的有效途径。
但是，由于轴重的增加和制动功率加大，车轮的使用条件会发生显著变化，对于货车来说，由于采用踏面制动方式，会导致车轮的接触损伤、非正常磨损、热损伤缺陷的发生几率增加。
2003年，北美轨道交通联盟（AAR）对车轮检修数据的统计发现，磨损、剥离是造成北美轨道交通车轮更换的主要原因。
在国内，以大秦运煤专线为例，自2003年以来在该线上投入使用了一批轴重25t的C76和C80型重载货车，装备了25t轴重CL60钢HESA车轮，调查结果发现，投入运营2年左右的C76型货车车轮踏面磨耗量已达到7-10mm，而仅投入运营1年左右的C80型货车车轮踏面磨耗超过3mm就占统计总数的29.17％，而同21t轴重的C64型货车车轮的使用情况相比，踏面磨耗量明显增大，且存在踏面辗堆现象。
可见，现有的CL60钢种已不能满足中国重载运输的发展需要，必须引入新的钢种。
以重载运输最为发达的美国为例，走的是高强度、高硬度技术路线，碳含量明显高于欧洲车轮，目的就在于要有效改善车轮的耐磨性能和抗接触疲劳性能。
而且，经过近几年的努力，马钢已顺利通过北美AAR认证，连续六年通过了美国轨道交通协会的年度审核，产品成功进入北美市场。
2006年，马钢承担了国家863项目《重载轨道交通列车用车轮钢及关键技术的研究》的研究工作，并于2010年顺利验收，开发成功的CL65、CL70两种车轮已经上线运行，服役情况良好，因此为了适应中国重载运输的需要，参照AARM107标准中B、C级钢要求，增加了CL65、CL70两个钢种。
3）质量控制级别
以货车轮为例，在国内，除马钢外还有大同ABC铸钢轮厂进行生产，两者使用条件一致，但生产制造工艺存在很大差异，在质量要求上也存在不同，如辐板冲击韧性指标，而从铸钢轮的服役表现看，也能够基本满足目前轨道交通运输的需要，可见，为了能够适应不同使用条件的需求，应该对关键的质量因素进行分级控制，从而能够更经济合理的选用车轮。
质量控制原则为：
1级——运行速度≥200km/h的准高速、高速客车用车轮
2级——运行速度≤200km/h的快速客车用车轮、地铁和轻轨车辆用车轮、25t轴重以上的货车用车轮
3级——轴重＜25t的货车用车轮
3.6.2关于化学成分
1）参照EN13262标准，对五个钢种的熔炼成分仅规定了最大百分含量，并未规定控制范围，这样更有利于制造厂能够根据不同质量级别，制定合适的成分控制范围，保证了标准的可操作性。
2）车轮成品化学成分允许偏差按GB/T222执行。
3.6.3关于车轮制造
1）目前车轮炼钢工艺装备水平已发生了重大变化，车轮用钢已完全采用真空脱气处理，模铸工艺已被连铸工艺替代，因此根据现状，参照TB2708-1996《铁路快速客车整体辗钢车轮技术条件》，增加了车轮制造过程的工艺控制要求。
2）对氢含量进行分级控制，主要是因为目前客车用车轮和货车用车轮的氢含量控制存在不同。
原标准中没有对车轮钢中的氢含量做出具体规定。
马钢公司对2008-2010年期间按EN13262标准生产的ER7、ER8、ER9车轮钢、2009-2010年期间按AARM-107标准生产的AAR-B、AAR-C车轮钢以及2010年按铁标生产的CL60车轮钢的氢含量（质量分数）进行了统计（见下表）。
车轮牌号
样本数
最大值
最小值
平均值
ER7、ER8、ER9
681
2.0×
10-6
0.5×
1.4×
AAR-B、AAR-C
675
1.3×
CL60
964
2.4×
0.4×
根据统计分析结果，规定1级和2级车轮氢含量（质量分数）≤2.0×
10-6，3级车轮氢含量（质量分数）≤3.0×
10-6。
3.6.4关于力学性能
1）拉伸性能
对马钢生产的各类车轮的拉伸性能进行了统计（见下表）。
牌号
参考牌号
轮辋（最小/最大/平均值）
辐板（最小/最大/平均值）
Rm（N/mm2）
A（%）
Rm减小值（N/mm2）
CL50
ER7、ER8
415
825/994/901
14/23/18.6
113/243/171
16/26.5/20.9
CL55
ER9
271
929/1048/990
13/24/16.8
129/290/191
14/25/17.6
965/1090/1015
13/21.5/16.6
CL65
AAR-B
424
990/1246/1110
11/19.5/14.9
105/325/198
10/19.5/15.1
CL70
AAR-C
250
1045/1300/1216
9.5/18/13.6
149-296/239
9/18.5/13.1
根据性能统计的结果，参考EN13262、TB2708-1996、AARM-107的要求，对五个牌号车轮的拉伸性能要求进行了规定（见下表）。
钢牌号
轮辋
辐板
ReL
N/mm2
Rm
A4
%
Rm减小值
A5
≥520
820-980
≥14
≥110
≥16
≥580
900-1050
≥12
≥120
≥600
910-1150
≥11
≥620
1010-1250
≥10
≥130
≥650
1050-1300
≥8
2）轮辋断面硬度
参照EN13262的要求，对硬度点测试位置和A点进行了规定。
对马钢生产的各类车轮踏面下30mm的断面硬度平均值进行了统计，根据统计结果，对五个牌号车轮的轮辋断面硬度平均值进行了规定（见下表）。
统计值
修订或规定值
HBW10/3000
最小/最大/平均值
286
241/297/255
245
90
267/299/282
255
885
271/304/289
265
290/328/310
285
125
325/361/339
305
3）轮辋冲击试验性能
参考EN13262，针对客车车轮，引入了低温冲击韧性的要求。
对马钢生产的ER7、ER8和ER9车轮的轮辋-20℃冲击功平均值进行了统计，参照EN13262要求，对CL50和CL55车轮的轮辋-20℃冲击韧性进行了规定（见下表）。
规定值
J
单个试样最小值
329
7.5/35.3/17.4
≥7
136
7.5/18.7/10.9
≥5
4）辐板常温冲击试验性能
对马钢生产的CL60、AAR-B和AAR-C车轮的辐板常温冲击功平均值进行了统计，对五个牌号车轮的辐板常温冲击韧性进行了规定（见下表）。
≥17
935
16/37/23
393
8.7/30.7/17.5
≥13
≥9
207
6/23.3/11.7
3.6.5非金属夹杂物
目前采用的GB10561中已明确说明非金属夹杂物是按照厚度或直径的不同分为粗系和细系两个系列的。
同一级别的同类非金属夹杂物，粗系与细系的数量、长度一致，粗系的厚度或直径大于细系，因此，级
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