特殊狀態(tài)下鋼軌傷損的檢測探討

崔凱

摘 要：論文通過闡述不同線路地段特點，簡述鋼軌傷損發(fā)展的起因，指導鋼軌（路軌）探傷對特殊情況下的線路鋼軌進行有效探測，避免人為探傷檢測不當造成鋼軌內(nèi)部傷損漏檢，消除現(xiàn)役鋼軌潛在隱患，確保運輸安全。

關(guān)鍵字：鋼軌 傷損 檢測 措施

引 言

在超聲波鋼軌（路軌）探傷中，根據(jù)鋼軌的幾何形狀，按鋼軌產(chǎn)生傷損的部位、性質(zhì)以及超聲波的傳播規(guī)律，把鋼軌探傷區(qū)域劃分為三個區(qū)域。如下圖所示，其中Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)為路軌探傷儀可探測區(qū)，Ⅲ區(qū)為路軌探傷儀不可探測區(qū)，即路軌探傷的盲區(qū)。

在正常情況下，鋼軌軌頭踏面（探測面）應光滑、無擦傷、無碎裂、無銹蝕、無油污、無泥沙、軌底無銹坑等，路軌探傷儀在耦合良好的前提下，能較全面的探測出鋼軌Ⅰ、Ⅱ區(qū)域內(nèi)部的傷損。但在現(xiàn)場探傷作業(yè)中，一方面由于機車車輪長期在鋼軌的軌頭面碾壓，使鋼軌踏面產(chǎn)生諸多表面?zhèn)麚p，如掉塊、碎裂、剝離、擦傷、嚴重側(cè)磨、壓陷凹槽等缺陷，造成鋼軌探測面狀態(tài)不良，探頭與鋼軌表面耦合不良，影響鋼軌探傷儀器的正常檢測。另一方面，線路維修、養(yǎng)護不當，如接頭高低不平、鋼軌低頭、鋼軌焊補工藝不良、鋼軌修理不徹底等，也會造成檢測超聲波無法正常入射到鋼軌內(nèi)部，造成鋼軌Ⅰ、Ⅱ區(qū)缺陷檢出困難。因此，對上述這些特殊狀況下的線路地段在進行鋼軌探傷時，探傷工應提高警惕，采取有效措施，防止鋼軌傷損漏檢。

一、鋼軌焊補地段的鋼軌探傷檢測。

1.鋼軌焊補不良造成鋼軌傷損檢出困難。

⑴鋼軌焊補過程中形成的焊補層為粗晶奧氏體，它在鋼軌踏面上呈圓柱體，垂直于鋼軌面，它對超聲波的衰減影響非常大，超聲波很難穿透。特別是在超聲波斜入射時，由于粗晶聯(lián)結(jié)的松散性及聲阻不一致，引起超聲波傳播方向發(fā)生變化，很難形成與粗晶成一定角度的超聲波。

（2）鋼軌焊補工藝要求較高，鋼軌焊補操作稍有紕漏，就容易產(chǎn)生焊補缺陷。焊補區(qū)域的缺陷主要以裂紋呈現(xiàn)，裂紋發(fā)展速度快后容易形成焊補層下的核傷，該核傷與一般的鋼軌疲勞核傷不徑相同。一是普通的疲勞原因產(chǎn)生的核傷一般產(chǎn)生于軌頭內(nèi)側(cè)作用面下3-15mm處，距作用邊7.5mm。而焊補層下核傷的傷源在焊補層與母材的聯(lián)結(jié)地點向下發(fā)展，埋藏較淺。二是在鐵路復線區(qū)段因鋼軌疲勞原因形成的核傷與鋼軌面垂線呈7-9°夾角。而焊補層下的核傷一般與軌面垂直并與軌縱軸垂直，很少與軌面垂線成一定的夾角。由于焊補層下核傷的上述特殊性，造成普通路軌探傷儀使用內(nèi)外70 °探頭很難探測到焊補層下的核傷，探傷檢測難度比較大。

2.鋼軌焊補地段探傷要點及采取的措施。

（1）遇有鋼軌焊補時，執(zhí)機人應站?？床ǎ瑑x器水量要足，提高儀器靈敏度4-6dB。

（2）充分利用0°探頭穿透檢測，觀察儀器超聲波走勢，看焊補層是否有阻礙超聲波傳播到鋼軌內(nèi)部的現(xiàn)象。

（3）若超聲波無法從鋼軌踏面?zhèn)鞑サ戒撥墐?nèi)部時，可利用校對探頭或使用通用儀器進行軌頭側(cè)面校對及兩個探頭一發(fā)一收校對等特殊探傷方法檢查。

（4）遇鋼軌接頭處的焊補時，目測焊補層是否分層，若焊補區(qū)域影響37 °探頭對螺孔裂紋的檢測時，必須堅持手工檢查。

二、鋼軌接頭處的鋼軌探傷檢測。

1.接頭處軌面碎裂掉快及接頭高低不平引起鋼軌內(nèi)部的傷損檢出困難。

⑴因為路軌探傷儀傳播超聲波到鋼軌內(nèi)部是通過探頭與鋼軌軌面填充耦合劑實現(xiàn)的，所以要求被探測鋼軌面應無破損現(xiàn)象。但現(xiàn)場實際是鋼軌接頭因列車反復碾壓和沖擊，時常會出現(xiàn)鋼軌面碎裂掉塊。當儀器探頭置于鋼軌面上時，因鋼軌面碎裂掉塊造成軌面透射聲波急劇下降（或無透射波），探傷儀器無法實現(xiàn)正常探傷。同時，鋼軌存在碎裂掉塊也干擾鋼軌接頭螺孔裂紋的檢出。根據(jù)計算，當接頭的掉塊長度大于22.5mm時，路軌探傷儀對于一孔向二孔方向的3mm的上裂紋是無法進行探測的。

（2）探傷作業(yè)中對鋼軌接頭螺孔一孔向軌端方向的下裂紋是依靠37 °二次反射波進行探測。當鋼軌接頭存在高低不平（即接頭上下錯牙）病害時，在此處探傷會出現(xiàn)儀器探頭支架架空現(xiàn)象，致使探頭與鋼軌面無法耦合，容易漏掉接頭一孔向軌端方向的下裂紋和0°探頭對軌端額部和軌腰水平裂紋探傷。

2.接頭處軌面碎裂掉快及接頭高低不平地段探傷要點及采取的措施。

（1）通過鋼軌接頭處時，應加大儀器水量，探傷人員必須落實站?？床ǎ瑘猿謭?zhí)行“三看”即：一看接頭狀態(tài)，二看探頭位置，三看出波情況。

（2）仔細甄別鋼軌接頭B超圖形，結(jié)合37°螺孔波與0°底波仔細確認，看B超螺孔波是否完整，0°底波是否正常，也可將儀器調(diào)向進行再次檢查。

（3）對于37°出波不完整或不出波， 0°底波消失的接頭，結(jié)合手工錘敲、軌端縫手電筒鏡照的方法進行檢查，必要時對鋼軌接頭進行拆檢。

三、曲線磨耗地段的鋼軌探傷檢測。

1.曲線上股嚴重側(cè)磨，下股壓寬軌面凹槽區(qū)段傷損檢出困難。

曲線地段的鋼軌由于受力不均，存在未被平衡的加速度，在列車通過時，曲線上股鋼軌內(nèi)側(cè)與車輪直接接觸，容易加速鋼軌內(nèi)側(cè)的磨耗，使軌面呈圓弧狀，曲線下股鋼軌軌頭頂面金屬變形，形成軌頭肥邊和壓寬，軌頭中心縱向凹槽和破皮等。

（1）曲線上股由于鋼軌軌頭表面的接觸疲勞容易產(chǎn)生軌頭內(nèi)側(cè)上角魚鱗狀剝離裂紋、斜線狀剝離裂紋、和淺層剝離掉塊等傷損，嚴重時會出現(xiàn)鋼軌軌面變窄且呈圓弧狀。當路軌探傷儀進入該區(qū)段時，探頭與鋼軌側(cè)磨表面呈切線接觸，超聲波的傳播方向與正常情況比較有所變化，探頭的超聲波能量只能部分進入鋼軌內(nèi)部，另一部分將產(chǎn)生雜亂的超聲波反射，使儀器檢測覆蓋軌頭截面不完整，有漏掉鋼軌內(nèi)部小缺陷的可能。

（2）曲線下股由于鋼軌軌頭壓寬產(chǎn)生肥邊，軌面呈現(xiàn)破皮壓潰、剝離裂紋和淺層狀剝離掉塊等現(xiàn)象，引起儀器探頭與軌面的耦合不良，超聲波無法正常入射到鋼軌內(nèi)部，導致儀器失檢，影響傷損的檢出。

2.曲線磨耗地段的探傷要點和采取的措施。

（1）進入曲線區(qū)段時應及時調(diào)整儀器探頭位置，最大限度的使探頭超聲波能量傳播到鋼軌內(nèi)部，同時放慢探傷速度，加大儀器水量，確保探頭與軌面耦合良好，適當提高70 °探頭探傷靈敏度。同時注重曲線上股的手工檢查，謹防由于油污的干擾，導致軌頭內(nèi)側(cè)掉塊、平裂及斜裂紋的漏檢。

（2）小半徑曲線上股探測時，調(diào)節(jié)儀器斜70 °探頭偏角，確保探傷區(qū)域的有效掃差。將20 °偏角改為14 °，增加儀器探頭與軌面的接觸面。

（3）曲線下股探測時，調(diào)整探頭位置，防止肥邊引起探頭偏離軌頭中心，同時放慢探傷速度，加大儀器水量，注意觀察儀器是否失檢和失波。

（4）目檢和用量具檢查曲線鋼軌磨耗，周期性記錄鋼軌磨耗量，掌握鋼軌磨耗量變化。