重载铁路钢轨探伤车漏检轨头核伤的原因和应对措施

姜岩,杨颖杰

中国铁路呼和浩特铁路局集团有限公司集宁工务段

内蒙古乌兰察布市 012000

摘要：随着铁路运输向着高速、重载和高密度行车方向的发展，铁路对钢轨的质量要求越来越高。超声波探伤可有效检测出钢轨的内部缺陷，例如裂纹、夹杂物、缩孔和夹层等，大幅提高了钢轨产品的质量和铁路行车安全。

关键词：铁路钢轨探伤；漏检轨头核伤；措施

1钢轨常见的伤损及检测分析

钢轨探伤常见的伤损典型主要体现为：1）轨头内部横向裂纹。这是由于钢轨自身材质缺陷或出现接触性疲劳、侧磨严重、擦伤而形成的钢轨核伤现象，大多出现于距钢轨踏面和边侧5mm～10mm的部位，是直接承受冲击荷载及钢轨内部应力而生成的伤损。2）钢轨接头伤损。这种伤损大多是因养护不良、下圆弧半径较小而生成的伤损，通常出现于线路接头夹板处，表现为接头的马鞍型磨耗和轨顶压溃现象。3）钢轨纵向水平和垂直裂纹。这是因钢轨轧制工艺缺陷或外力荷载作用而生成的伤损现象，通常出现于轨腰处。4）钢轨轨底裂纹。这是一种横向裂纹或轨底掉块的伤损现象，大多由轨底下表面折叠缺陷、锈坑、划痕而生成。5）焊缝伤损。这是在钢轨焊接、热处理、打磨工艺过程中而生成的缩孔、气孔、过烧、光斑、裂纹、未焊透等缺陷，具有极大的危害性。当前主要采用无损检测技术用于对钢轨的探伤检测，不会损坏试件材质和结构，并且能够通过声、光、电、磁等物理手段检测被测试件的缺陷位置、大小、性质、数量等。具体来说包括以下检测手段：1）超声探伤检测。适用于金属、非金属及复合材料的铸、锻、焊件与板材，可以检测内部缺陷大小、位置、性质、埋设等，然而难以对缺陷进行精准性定量，对于试件形状还有一定的限值要求。2）射线探伤。适用于铸件及焊接件等构件的体积型内部缺陷，可以直观显示、保存探伤结果，然而检测成本较高，难以检测裂纹类缺陷。3）碳粉探伤。适用于铸件、锻件、焊缝、机械加工件的内部缺陷，具有灵敏度高、检测速度快、操作简单的优点，然而其缺陷在于仅能够检测表面及近表面的内部缺陷的位置、表面长度，而无法探测到内部缺陷的深度。4）渗透探伤。适用于有色及黑色金属铸件、锻件、焊接件的缺陷，适用范围广，效率高，操作简便，然而难以检测缺陷深度、尺寸和形状，并无法检测多孔材料。5）涡流探伤。适用于钢铁、有色金属等导电材料的检测，适用范围广，适宜采用自动化、非接触式检测。其不足之处在于难以检测形状复杂及表面下较深部位的缺陷检测。

2钢轨探伤工作原理

超声波探伤技术自出现以来人们就对这一技术的应用方法进行不断创新和挖掘，目前已经将更多的探伤方法应用到钢轨探伤工作中。脉冲反射式超声波探伤仪应用最广泛，一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，由反射定理我们知道，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面是将会发生反射，反射回来的能量的大小与交界面两波介质声阻抗的差异和交界面的取向大小有关，超声波探伤仪器就是根据这个原理设计的。而钢轨探伤的工作模式是由探伤人员操作探伤仪发射超声波，如果钢轨中存在伤损，那么超声波在伤损边缘部分会发生反射，探头将机械能向电能转化，并通过计算机技术将所得到的信息绘制成图像，探伤人员需要对屏幕上的波形、图像进行认真观察和分析，秉持着“一看波形显示，二看探头位置，三看接头状态”的工作要领，做到“不漏检、不误判”，找出钢轨设备的异样，对损伤位置进行准确判断。钢轨大部分的损伤部位之间都存在较大的差异，所以不同的位置对于探头的倾斜角有不同的要求，例如，钢轨轨头应用70°探头进行检测。钢轨轨腰部分、道岔螺栓孔探测需要应用37°探头。轨头至轨底的投影面可应用0°探头。

3超声波探伤技术在钢轨探伤领域应用存在的不足

3.1主观因素

超声波探伤技术在应用时，部分超声波可能不会发生反射，而是直接穿透损伤位置，所以超声波在应用过程中会发生一定的损耗，也可能导致探测结果出现一定的误差。在超声波对钢轨进行探伤时，还可能会由于移到其他的位置从而发生反射，例如，木轨和钢轨的交界处也可能会导致超声波出现反射。计算机通过反射信息所绘制而成的图像过于复杂和混乱，工作人员难以对损伤的准确位置进行有效辨别，而且超声波探伤仪器探头的耦合剂没有足够的黏度，从而导致检测物体与探头之间存在较大的缝隙，导致大部分的超声波都损耗在空气中，无法有效反射回到探头位置。超声波和大部分的声波相类似，在固体中的传播速度最快，在气体中的传播速度最慢。所以对钢轨进行探测过程中需要尽可能地选择液体和固体作为介质，以此来提高超声波的反射效果，能够提高探测的准确性。耦合剂的主要作用就是减少物体与探头之间的空隙，尽可能地将空气排除，保障探测的质量。但是，如果耦合剂的黏度不足，就无法对孔隙进行有效填充，从而导致对探测结果造成一定的影响。

3.2客观因素

目前，超声波钢轨探伤仍然需要人工进行操作，没有完全实现智能化。但是，人工操作出现失误的概率较大，可能由于操作人员对于探伤仪器没有充足的了解和准确的认识，也可能由于操作人员没有良好的操作技能，从而导致工作质量下降，降低检测的准确性。目前，在超声波探伤技术实际应用过程中，没有统一的检验标准，所以每个操作人员都根据自身的理解进行操作，由于不同的人员对检验标准的理解不同，会出现较大的偏差，从而导致检测结果存在差异。

4钢轨的常见缺陷

4.1制定检验标准

根据当前超声波探伤技术实际应用情况来看，在实际检测过程中还存在一定的局限因素，这些因素会对超声波探伤工作造成一定的影响，也会降低探伤工作的质量和准确性，想要对这些问题进行有效解决，就需要制定较为完善的检验标准，在实际制定过程中需要提高对钢轨中各种损伤的了解，并且还要根据不同的钢轨伤损情况和伤损问题制定有针对性的策略，并且根据不同的伤损情况应用不同的角度探头。对于探头的使用时间和使用期限也需要有明确规定，以此来有效保障超声波探伤技术的有效性和准确性，保障钢轨的安全性，也能够保障地铁乘客的安全。

4.2加强探伤人员培训

与传统的钢轨检测技术相比，超声波探伤技术操作更加简单，而且实施更加方便，也能够对相应设备的应用潜力进行深入挖掘。探伤人员的专业能力和综合素养是钢轨探伤工作中的重要内容和重要因素。所以在对超声波探伤技术进行应用和管理过程中，需要对探伤人员的工作目的、工作要求、工作内容、工作情况都需要具有明确的标准，以此来保障钢轨探伤工作能够顺利完成，保障钢轨的安全和地铁的运行安全。

4.3朝着智能化方向发展

与其他两种策略性相比，这种方法具有更大的操作难度。主要由于人受到不同环境和情绪的影响会对工作效果和工作情况造成一定的影响，但是机器不同，机器比人类工作更加稳定，而且储存概率较低，在不发生故障的情况下都能够稳定运行。但是，目前钢轨探伤技术没有实现全面智能化，仍然需要应用人工进行操作。相信在不久的将来一定能够实现超声波探伤技术智能化，以此来保障探伤工作的准确性。

结束语：

近年来,随着超声波探伤检测技术的广泛应用,其利用声学原理,对物体内部所具有声学性质和特点对超声波传播的影响为检测的基础,在不需要破坏材料的情况下,可以对材料内部与表面的缺陷大小、形状和分布状况进行检测,利用此种技术对产品及设备进行检测,可以有效的对其质量的可靠性获得保证,所以超声波探伤技术在国内外都得到了广泛的应用,其检测效果安全、可靠。

参考文献：

【1】大型超声波钢轨探伤车［Ｓ］．北京：中国标准出版社，2012．

【2】钢轨探伤工（钢轨探伤）［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，2018．