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铁路线路维修检测中钢轨探伤技术的应用赵强

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：赵强

[导读] 摘要：中国铁路已经进入高铁时代。由于其速度快、运输量大，在线路维护过程中需要更好的检测技术。

        中国铁路内蒙古呼和浩特局集团有限公司集宁工务段探伤车间内蒙古乌兰察布市 012000
        摘要：中国铁路已经进入高铁时代。由于其速度快、运输量大，在线路维护过程中需要更好的检测技术。然而，钢轨探伤具有灵敏度高、无损伤、响应灵敏等优点，在铁路检测中得到了广泛应用。
        关键词：钢轨探伤技术；维修检测；应用
        随着中国经济的增长，铁路发展规模逐渐扩大，给人们的出行带来了便利。研究了钢轨探伤技术在铁路线路维修检测中的应用，论述了钢轨探伤技术在铁路线路维修检测中的概念、重要性及应用。
        一、铁路工务钢轨探伤工作组织管理的原则
        1.在探伤过程中，应加强探伤人员和技术人员的分组管理，在分组管理的基础上实行定期定期换班制度，在实现过程中逐步实行岗位责任制。对于参与钢轨探伤的员工，应在正式工作前进行全面培训和监督，提高其专业理论知识和实践技能。同时，加强员工的专业素质，发现铁路钢轨的技术缺陷和功能磨损时，及时报告问题，并对问题进行明确说明，确保铁路运输的安全和稳定能够得到持续保证。
        2.在周期性技术规范的要求下，对铁路钢轨进行周期性探伤，主要是及时发现铁路钢轨的疲劳损伤。探伤过程中，应严格按照铁路总公司工作年周期的标准，对其管辖的钢轨进行定期探伤，缩短部分老旧杂轨区段和运量较大区段的周期。但在冬季作业条件下，钢轨探伤应通过改变偶联剂的技术处理方法进行，同时结合人工检验方法，检测探伤仪器应用中的遗漏，全面记录不同气候条件下铁路钢轨技术性能的变化。
        3.完整的技术记录。在铁路钢轨探伤过程中，通过探伤过程中发现的损伤的性能特征来体现技术质量水平。对具体的探伤作业要进行动态管理和记录，全面记录探伤作业中发生伤害的表现特征，推测发展规律。然后，在此基础上，向相关技术部门和铁路运营管理部门提出建议，并对线路维护提出新的思路。
        二、钢轨探伤技术在铁路线路维修检测中的重要意义
        钢轨探伤技术，从超声波钢轨探伤技术出发，可分为钢轨接头处的垂直裂纹、钢轨纵向水平裂纹、钢轨底部裂纹等。铁路钢轨的制造和使用存在缺陷，是钢轨失效的主要原因。钢轨受到一定的外力作用后，会产生集中阻力，对轨身造成损伤，造成轨身开裂。钢轨接头是故障率高的零件。在铁路使用过程中，钢轨接头与其他部件连接，受力大于其他部件，容易断裂损坏。钢轨生产过程中存在漏洞，缩孔、夹杂、偏析等缺陷没有经过特殊处理，导致钢轨头部、腰部、底部出现片状缺陷，钢轨纵横状态出现裂纹。在铁路线路维护过程中，经常使用钢轨探伤技术。检测到故障后，为了防止钢轨断裂，应更换钢轨，以避免钢轨断裂造成列车危险。
        三、探伤作业中注意事项
        在钢轨探伤过程中，由于钢轨的覆盖范围很大，探伤作业需要沿着钢轨的铺设路线进行，探伤作业在不同的区域进行，因此探伤作业的机动性很大。但在探伤过程中，现场作业的所有操作都需要按照铁路工务安全规程的指导进行。在探伤过程中，除了操作人员外，还需要专业人员保护探伤作业。在一些条件不利的区域，需要增加中间防护装置，并为探伤操作人员提供对讲机。在检查过程中，要观察铁路车辆，确保自身安全。
        四、钢轨探伤技术的运用
        1.轨底检测。（1）探测和定位。

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在检测轨底损伤时，0°探头主要用于检测钢轨水平裂纹。探伤时，切屑发出的纵波从轨头穿过轨腰到达轨底。在轨底界面反射后，另一个芯片接收到反射信号，往返声程是轨道的两倍。当钢轨出现倾斜裂纹和纵向裂纹时，超声波的接收和发射将被阻断，出现“漏底波报警”的情况，0行显示水平裂纹回波。然后，根据回波显示的尺度和探测范围确定尺度，判断轨面与裂纹之间的深度，并根据所讨论的位移量测量裂纹长度，以防报警。（2）检测过程中的注意事项。①由于轨道水平裂缝会出现多次反射，因此在定位时应以第一次回波为准则。②由于仪器会受到附近堵塞物的影响，在轨道表面显示的回波标度与实际裂纹深度不同。③当轨道水平裂缝超过轨道高度的一半时，二次反射波正好落入底波的小方门中。要找出底波和二次反射波位置的差异，根据腰轨区分变形螺孔顶面和单边水平裂缝的二次反射。④由于焊头接头下方的水平裂纹会从焊缝外侧向内侧扩展，因此有必要根据断裂情况分析裂纹扩展规律，采用手、仪结合的方法进行监测和检测。
        2.轨头探伤。根据国际标准，70°探头用于检测轨头。为避免复杂几何结构对轨头的影响，提高检测范围，探头位置应与探头前进方向形成18°～20°的夹角。进入钢轨的横波应从轨头的下颚反射到钢轨表面。二次波和一次波应同时用于检测各个角度和位置的损伤。当探测到磁道的头部时，如果头部完好无损，就不会有回波信号。当有损伤时，会有回波显示，然后根据回波显示，确定损伤的大小和位置。在实际探伤过程中，如果仪器灵敏度控制不当或轨头情况比较复杂，就会出现假信号，造成误判。用砂纸或矿渣打磨钢轨钳口时，跳波会逐渐消失和减弱，此时可适当调整增益，降低能耗，达到抑制跳波的效果。采用六通道新设备，可有效减少钳口对报警的干扰。2）在检测过程中，如果钢轨类型发生变化，轨面宽度不同，曲线磨损严重，鞍座探头或接头的位置和偏转角不同，屏幕上二次波范围内会显示螺孔的反射波，这主要是由于部分反射光束射入螺孔和轨腰造成的，因此可以利用测量探头头部测量螺孔与探头之间的距离来调整探头的横向位置，直到螺孔的反射波消失为止。3)当曲线内侧或轨道一侧有薄片时，也会发生超声波反射。该波表明剥落和飞边已逐渐延伸至轨头中心，导致水平裂纹不均匀。在这种情况下，会有严重的损害隐藏在闪光。因此，应仔细检查这种异常反应。
        3.钢轨螺纹裂纹的检测。在钢轨螺纹裂纹检测中，37探头发射的超声波主要用于探伤。此外，该探头还可用于轨道底部横向裂纹、特殊位置横向裂纹和轨道腰部斜裂纹的探伤。在检测过程中，为了检测各种类型的螺孔裂纹，每个探伤仪上设置两个37探头，其中后探头为37+0组合探头，前探头为37单探头，不同探头的检测方向不同。在检测过程中，螺孔可以分为四个象限，每个象限都可能出现裂纹。根据检测方向，后探头可以发现象限2和象限3的水平裂缝，象限1和象限3的倾斜裂缝，前探头可以发现象限1和象限4的水平裂缝，象限2和象限4的倾斜裂缝。前探头检测到第一象限和第四象限的水平裂纹时，螺孔周围的裂纹会形成一个反射角，并显示出螺孔的水平裂纹波。在探伤过程中，当前探头遇到向上的裂纹时，由于裂纹在螺孔前方，先显示螺孔波，再显示裂纹波。当螺孔顶面超过向上裂纹的高度时，会在螺孔范围内显示损伤波。当向上的裂纹较长，超过螺孔顶部时，裂纹的回波会超过螺孔波的显示范围。当裂纹继续扩展时，回波将逐渐接近0刻度。当前探头在第四象限遇到向下的裂纹时，由于裂纹位于螺孔的背面，且声路较远，所以先显示螺孔裂纹波，再显示螺孔波，孔波与损伤波的距离较远。当遇到轨腰倾斜裂纹时，由于入射波方向与裂纹方向垂直，当显示的回波距离基线0标度较远时，裂纹位置较深，裂纹长度较大，回波产生的位移较大，可以组合用0°探头综合判断。
        钢轨探伤技术的应用有效地保证了铁路的安全运营，避免了安全事故的发生，要把检查作为重点。在完善探伤管理的同时，相关管理人员要定期对轨道进行检查，建立完善的检查制度，确保钢轨时刻处于安全状态。
        参考文献：
        ［1］张晓娜．关于铁路工务钢轨探伤工作的探讨．2019.
        ［2］梁太红．浅谈铁路线路维修检测中钢轨探伤技术的应用．2020.