滲透探傷技術(shù)在地鐵軌道檢測(cè)中的應(yīng)用

張 華

中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，山西 太原 030000

在地鐵線路中，軌道是直接承受機(jī)車重量與各類荷載的部分，線路上的鋼軌在車輛行駛與氣候條件等多種影響下，在應(yīng)用中常常受到損傷，影響地鐵的安全運(yùn)行。對(duì)此，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)探傷檢查，將滲透探傷技術(shù)應(yīng)用其中，采用滲透劑、顯像劑等進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，并及時(shí)更換受損鋼軌，使行車安全得到切實(shí)保障。

1 地鐵軌道出現(xiàn)常見(jiàn)傷損的主要原因

當(dāng)前地鐵線路長(zhǎng)度不斷增加，運(yùn)營(yíng)時(shí)間也不斷延長(zhǎng)，人們對(duì)線路安全給予了高度重視，其中軌道結(jié)構(gòu)安全對(duì)整體行車安全具有決定性作用。地鐵位于地下，且行車密度較大、載客量眾多、養(yǎng)護(hù)維修時(shí)間較短，這對(duì)軌道安全性提出了更高的要求。因?yàn)檐壍澜Y(jié)構(gòu)中不同構(gòu)件的壽命不盡相同，尤其在設(shè)備老化后導(dǎo)致安全性能急速降低，很容易發(fā)生脫軌等重大事故，所以對(duì)軌道安全性進(jìn)行全面檢測(cè)十分必要。但是，當(dāng)前部分城市軌道安全檢測(cè)主要在日常維護(hù)中開(kāi)展，且憑借人力和小型設(shè)備完成，檢測(cè)效率與可靠性較低。

地鐵軌道出現(xiàn)常見(jiàn)傷損的主要原因如下：

（1）地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)間間隔較短、行車密度較大，使軌道受到循環(huán)反復(fù)的摩擦，鋼軌表面疲勞受損，出現(xiàn)表面掉塊、魚(yú)鱗紋等損傷。

（2）城市地鐵快速擴(kuò)張，線路工期緊張，加上個(gè)別地區(qū)地下水豐富，一些線路的防水工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致隧道漏水嚴(yán)重，甚至局部直接滴水到軌道表面，造成嚴(yán)重的軌道銹蝕。

（3）地鐵站之間的距離相對(duì)較近，車輛啟動(dòng)、制動(dòng)較為頻繁，車輪對(duì)軌道焊接接頭處的沖擊較大，導(dǎo)致接頭高低超過(guò)限定值，出現(xiàn)螺孔裂紋、橫縱裂紋等。

2 滲透探傷技術(shù)在地鐵軌道檢測(cè)中的應(yīng)用

某地鐵受損的軌道里程為DK41+458.5～DK41+742.5，共計(jì)280m，內(nèi)含車站區(qū)域與地鐵區(qū)間，且盾構(gòu)和高架結(jié)構(gòu)都有，地鐵軌道結(jié)構(gòu)邊緣與地鐵結(jié)構(gòu)間的距離最小為1.5m。該項(xiàng)目主要采用滲透探傷技術(shù)對(duì)地鐵軌道質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。

2.1 技術(shù)基礎(chǔ)

在地鐵軌道探傷中，較為常用的方式便是滲透檢測(cè)，滲透檢測(cè)技術(shù)可利用毛細(xì)管原理對(duì)軌道表面與近表面的質(zhì)量缺陷進(jìn)行檢測(cè)。其技術(shù)原理為在事先處理好的檢測(cè)面上噴灑適量的滲透劑，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，滲透劑進(jìn)入開(kāi)口缺陷中，在對(duì)檢測(cè)面中間部位進(jìn)行清洗后噴涂顯像劑，使質(zhì)量缺陷得以確定。此種方法使用效率由被檢測(cè)材料、試劑性質(zhì)、清洗水平、缺陷類型等多因素決定。

2.2 操作流程

（1）表面處理。該環(huán)節(jié)可使?jié)B透劑進(jìn)入開(kāi)口缺陷中，使檢測(cè)面的油脂、銹、附著物等得以去除。預(yù)清洗分為化學(xué)和機(jī)械兩個(gè)方面，油脂、污垢、殘?jiān)染没瘜W(xué)試劑進(jìn)行清洗。在軌道探傷中，滲透檢測(cè)開(kāi)展前要求被檢測(cè)面光滑干凈，特別是焊縫處要抹平，禁止存在明顯痕跡。一些表面過(guò)于粗糙則為后續(xù)清洗增加了難度，在顯像過(guò)程中可能模糊不清，影響最終效果。此外，二次打磨和滲透費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還會(huì)使成本增加，降低檢測(cè)效率。對(duì)此，技術(shù)人員在滲透前應(yīng)確保表面處理與相關(guān)規(guī)定充分符合，以鋼軌裂縫為例，要求操作前將清洗劑噴涂在干凈的毛巾上，再用毛巾對(duì)待測(cè)焊縫表面進(jìn)行擦拭。

（2）涂刷滲透劑。根據(jù)實(shí)際情況，通過(guò)噴灑、涂抹等方式將滲透劑施加到待檢測(cè)軌道上，一般情況下，鋼軌多采用噴灑或涂刷等方式。將待測(cè)軌道的表面溫度調(diào)整至10～50℃，可利用軌道溫度檢測(cè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)方式如圖1所示，噴灑滲透物后等待5～60min即可，對(duì)于缺陷嚴(yán)重的情況可適當(dāng)延長(zhǎng)等待時(shí)間。在實(shí)際操作中，先將滲透液噴灑到容器中，再用刷子蘸取相應(yīng)量涂刷在焊縫表面。

（3）應(yīng)用顯像劑。清洗是滲透檢測(cè)的核心所在，清洗操作不當(dāng)會(huì)影響后續(xù)顯像清晰度；但若清洗過(guò)度，又會(huì)使部分細(xì)小缺陷中的滲透劑被全部清洗干凈，進(jìn)而難以顯像。對(duì)于地鐵軌道來(lái)說(shuō)，一般先用干凈的毛巾將過(guò)量的滲透劑清理干凈，再將清洗劑噴灑在毛巾上進(jìn)行清洗。同時(shí)，在實(shí)際操作中待檢測(cè)焊縫的兩端均要預(yù)留淡粉色底色。在顯像劑應(yīng)用中，可將濕式溶劑型顯像劑噴射到地鐵軌道中，在軌道表面產(chǎn)生一層薄膜。當(dāng)干粉末與滲透劑接觸后，便開(kāi)始正式顯像，時(shí)間在10～30min。

2.3 檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)《焊縫的無(wú)損檢測(cè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（ISO 23277—2009），將檢測(cè)到的質(zhì)量缺陷分為兩種類型，即線性與非線性，前者為顯示長(zhǎng)寬比≥3，后者為長(zhǎng)寬比＜3。通常情況下，線性缺陷以裂紋、未熔合、未焊透、鏈狀氣孔為主；非線性則以氣孔、小型弧坑裂紋為主，如表1所示。

表1 質(zhì)量缺陷類型

上述兩種缺陷對(duì)軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的危害不盡相同，在驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)上也有所區(qū)別。對(duì)于地鐵軌道來(lái)說(shuō)，滲透檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)明確指出，線性顯示長(zhǎng)度應(yīng)不超過(guò)2mm，非線性主軸尺寸應(yīng)不超過(guò)6mm。值得強(qiáng)調(diào)的是，上述尺寸代表的是顯像尺寸，并非實(shí)際值，顯示尺寸與時(shí)間具有正比關(guān)系。對(duì)此，在滲透檢驗(yàn)中規(guī)定，顯像時(shí)間為10～30min時(shí)，顯像劑干燥后便應(yīng)立即計(jì)時(shí)。根據(jù)該項(xiàng)目顯像結(jié)果，經(jīng)過(guò)滲透檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)存在兩處缺陷，一處為線性缺陷，長(zhǎng)度為5mm，超過(guò)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的小于2mm，屬于超標(biāo)缺陷，應(yīng)立即進(jìn)行檢修處理；另一處為非線性缺陷，左右兩側(cè)的主軸尺寸分別為10mm和5mm，根據(jù)檢驗(yàn)規(guī)定，左側(cè)為超標(biāo)缺陷，應(yīng)立即檢修處理，右側(cè)在超標(biāo)界限之內(nèi)，暫且無(wú)須采取修理措施。

2.4 應(yīng)用要點(diǎn)

根據(jù)地鐵軌道焊接生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)焊接缺陷進(jìn)行修理時(shí)，滲透檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)如下。

（1）在應(yīng)用滲透劑和顯像劑時(shí)，一般要求軌道溫度達(dá)到10～50℃，可利用軌道溫度檢測(cè)裝置來(lái)判斷。同時(shí)，在常規(guī)滲透檢測(cè)時(shí)均要注意溫度，但對(duì)一些帶有質(zhì)量缺陷的焊縫進(jìn)行檢修時(shí)，滲透檢測(cè)一般會(huì)忽視溫度要求，很可能導(dǎo)致滲透檢測(cè)效果被大打折扣。如若軌道溫度過(guò)高，將導(dǎo)致滲透劑快速干化，流動(dòng)性喪失，難以被顯像劑吸出。

（2）在清理缺陷的過(guò)程中，還要對(duì)被測(cè)軌道焊縫類型與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，待預(yù)清理后再實(shí)施滲透檢測(cè)。補(bǔ)焊之前的清洗工作十分關(guān)鍵，一旦清洗不夠達(dá)標(biāo)，殘留在中間部位的滲透劑會(huì)導(dǎo)致焊接時(shí)出現(xiàn)氣孔，勢(shì)必要重新返修，增加人力、物力的投入。在對(duì)墊板V形接頭的處理中，需要先將焊縫中的有效熔深進(jìn)行清理，利用氧乙炔火焰對(duì)缺陷處加熱烘干，這對(duì)于促進(jìn)試劑揮發(fā)、避免產(chǎn)生氣孔作用顯著。為了避免較薄工件發(fā)生變形，還應(yīng)將加熱溫度保持在60℃以下，這樣才可達(dá)到最佳檢測(cè)效果。

（3）在檢驗(yàn)結(jié)束后做好清洗工作，可利用干凈的毛巾對(duì)軌道上的顯像劑進(jìn)行擦拭，通常顯像劑為粉末狀物質(zhì)，大多可用干毛巾擦拭干凈，然后用毛巾蘸取一定的清洗劑進(jìn)行二次擦拭。不可直接將清洗劑噴灑在軌道上擦，否則會(huì)使顯像劑變成膏體，增加清理難度，通常對(duì)軌道中間的清洗利用帶有清洗劑的毛巾。

（4）引進(jìn)更加先進(jìn)的探傷設(shè)備。當(dāng)前，地鐵線路網(wǎng)絡(luò)不斷延伸，里程和范圍逐漸擴(kuò)大，單純依靠人工完成滲透探傷工作效率較低，且不具備經(jīng)濟(jì)性，需要引入先進(jìn)的探傷設(shè)備，如大型探傷車等，使探傷工作更加精準(zhǔn)專業(yè)、自動(dòng)高效，這也是軌道探傷后期發(fā)展的主要方向之一。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在地鐵長(zhǎng)期運(yùn)行中，軌道在多次磨損、天氣因素等影響下出現(xiàn)老化損傷等情況不可避免，會(huì)對(duì)行車安全構(gòu)成較大威脅。對(duì)此，線路維修管理人員應(yīng)積極引入滲透探傷技術(shù)，通過(guò)表面處理、涂刷滲透劑與顯像劑等方式，使軌道質(zhì)量缺陷的位置與類型得以明確，并采取有效措施加以解決。在實(shí)際操作中，還應(yīng)保障軌道溫度要求，對(duì)被測(cè)軌道焊縫類型與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，檢驗(yàn)結(jié)束后要做好清洗工作，由此提高探傷檢修效率，保障地鐵正常運(yùn)營(yíng)。