李洋洋
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：铁路系统的发展，给铁路线路设备带来了极大的负担，高密度工作量、数字巨大的运输量、轴重和车速不断提升，使钢轨的疲劳和损伤周期逐渐缩短。地铁作为城市轨道交通的一种重要形式具有行车密度大、载重较小、通过总量大、乘客舒适度要求高、安全系数要求高等特点，因地铁线路绝大部分都处于隧道中埋深较大情况复杂。若不对钢轨进行及时的缺陷检测和排除，可能会造成钢轨折断、列车颠覆以及交通中断等重大的安全事故，因而各国都在加强对钢轨探伤工作的重视程度，确保铁路运输的安全性。
关键词：钢轨；无损探伤；运行管理
随着科技和经济的不断进步，我国铁路系统得到了长足的发展，并坚持以引进吸收再创新、集成创新和原始创新为发展方向，短时间内已经利用后发优势跃居到世界前列。铁路系统的发展，给铁路线路设备带来了极大的负担，高密度工作量、数字巨大的运输量、轴重和车速不断提升，使钢轨的疲劳和损伤周期逐渐缩短。若不对钢轨进行及时的缺陷检测和排除，可能会造成钢轨折断、列车颠覆以及交通中断等重大的安全事故，因而各国都在加强对钢轨探伤工作的重视。
一、常用的探伤方法
铁路钢轨探伤检测工作与一般监测工作不同，具有站间距离长、人工检测困难、探伤时间受限等特点。站站之间的距离较长，个别站间距可达 100km，且桥梁和隧道较多，给人工检测造成了极大障碍，小型探伤仪器在有限的时间内无法完成铁路正线探伤任务。使用现代化、自动化、效率高的探伤车进行钢轨的检测，可获得较为准确的检测结果，并能对检测数据进行追溯，利用计算机软件对数据进行计算出来后对伤损进行识别，以及能实现夜间连续作业。随着铁路的发展规模不断扩大，使用探伤车取代探伤仪来完成正线钢轨的探伤任务是必然趋势，但实现这一目的需要解决一些技术以及管理方面的问题。超声波探伤是通过超声波与试件相互作用，对反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、组织结构和力学性能变化的检测，从而对其特性进行评价。适用于金属制品原材料、焊缝的超声检测。磁粉探伤的原理是，铁磁性材料被磁化后，使工件表面磁力线发生局部畸变而产生漏磁，吸附工件表面的磁粉，显示出不连续性的位置、形状和大小。此方法主要是用于检测铁磁性材料及其零构件。渗透探伤的原理是，零件表面被涂上含有荧光染料或着色染料的渗透剂，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中，再表面涂上显像剂，缺陷中的渗透夜被吸收回显像剂中，在一定的光源作用下，渗透液痕迹被现实，从而探出缺陷的形状和分布状态。其不足之处是只能适用于表面开口的缺陷，并且只能检测出缺陷的表面分布，不能确定缺陷的深度。涡流探伤是利用铁磁线圈在物件中感生的涡流，检测出物件内外部的缺陷裂缝。主要适用于圆形无缝钢管及焊接钢管等管材检测。
二、无损探伤技术在钢轨探伤中的应用
1.无损探伤技术。无损探伤是在对待检测对象无损害的基础上，利用声、光、热、电、磁等物理手段对材料内部的缺陷及异常进行检测的一项技术。无损探伤技术对待检部件不产生任何损伤，对缺陷的查找具有极高的效率，能对部件的质量及运行状况进行实时监测，从而有效防止灾难性后果的发生。
在使用无损探伤技术时，淤检测结果可靠性较高，但仍存在一定的局限性，因此可在特殊情况下使用多种检测技术，已作出准确的缺陷判断；于检测结果的评价是基于检测结果而言的，只能作为部件质量及性能判定标准的参考，而不能作为唯一依据；盂技术实施时间方面，应根据部件的制作顺序，安排合理的检测工序，如焊缝检测时，应在热处理前和热处理后分别对其检测，以确保部件质量达标。
2.无损探伤技术在钢轨探伤中的应用。钢轨常见缺陷为先天遗留缺陷，使用过程中产生的缺陷，即钢轨伤损。钢轨伤损形成原因较为复杂，如钢轨核伤、接头部位伤损以及裂纹等。其中核伤是由于制作时原材料不达标或使用过程中由于应力过于集中而产生的，主要集中在钢轨头部内侧；钢轨接头是钢轨线路系统中较为薄弱的环节，车轮在接头处产生的作用力相对于其他部位要大60%左右，因此极易造成应力过大，导致钢轨螺孔裂纹、下颏裂纹。当钢轨出现裂纹缺陷时，利用超声仪器对其进行探伤，其不同方向的回波信号高度会有明显的差异，探测方向与缺陷平行时，回波信号较低；探测方向垂直于缺陷方向时，回波最高；同时还具有波幅宽、多峰的特点。若钢轨缺陷为点状夹渣时，回波的波形较稳，高度较低，不同方向的检测回波差异性较小，但稍微一动探头就会消失。若部件中含有气孔，则声阻抗较小，波形为尖锐、陡直状；若为夹渣引起的缺陷，则声阻抗较大，得到的反射波较低，波形宽，呈现齿状。
三、无损探伤运行模式
高速铁路钢轨探伤检测工作与一般监测工作不同，具有站间距离长、人工检测困难、探伤时间受限等特点。随着高速铁路的发展规模不断扩大，使用探伤车取代探伤仪来完成正线钢轨的探伤任务是必然趋势，但实现这一目的需要解决一些技术以及管理方面的问题。
1.技术方面。探伤车与探伤仪相比，利用的声学原理不同，其检测特性也存在差异性。探伤仪对轨道两侧的检测效果较好，尤其是在对轨道距角近表面的小核伤进行探测时，可获得准确的测量结果，并且灵敏度较高，但对于轨道中心部位的核伤检测效果却并不理想。探伤车对整个轨道的覆盖面比较广，基本可实现无明显盲区检测，但探伤车检测方法为一次波检测，因此轨道面对检测结果的影响较大，尤其是在检测轨距角近表面的小核伤时，其检测效果要低于探伤仪。探伤仪对于 70毅通道设计进行探测时，采用偏斜角入射，并使用二次波探伤，其探测结果更具可靠性，比较符合我国当前铁路轨道核伤的检测需求。探伤仪和探伤车各具优点，同时也存在不足，应充分利用二者之间的差异互补性，以提高我国铁路轨道探伤工作的效率。
2.管理方面。首先，应加强钢轨的维护管理工作。实践表明，钢轨状况对超声检测结果影响较大。如轨道侧磨严重时，可能造成轨道形态发生变化，这对探测设备的探头耦合具有巨大的损害作用；轨面出现裂纹或者出现剥离掉块的现象时，会对超声入射产生极大的阻碍，导致检测出现盲区；焊筋对超声信号的反射会干扰检测人员对检测结果的判断。为防止以上情况的发生，应加强对铁路钢轨的养护管理。在钢轨防断治理方面，除依靠探伤检测外，还应制定科学的钢轨维护管理制度，以保障钢轨使用性能的正常性。如钢轨焊接时，应做好焊筋的打磨工作，减少焊筋反射对探伤结果的影响；对钢轨进行适时的修理性打磨，进一步消除钢轨表面的微小裂纹，提高轨面超声信号的入射效果。其次，做好各项运用管理工作。为减少因运输原因造成的疲劳作业，应按照钢轨的探伤周期对其进行检测，及时做好各项缺陷的排除工作。对探伤仪进行统一规定，排除伤损后将探伤仪的灵敏度提高 6-9dB，以检测修复效果；建立健全伤损复核反馈机制，将出波位置、幅度、轨道表面状况等信息进行详实的记录；加强对探伤仪和探伤车的运用管理工作，提高检测水平及判伤水平。在设备的配制方面，应以探伤车为主，探伤仪为辅，以确保探测结果的准确性。
结语：
铁路是国民经济发展的大动脉，铁路运输的安全性和稳定性，是关系国民经济发展的大事。无损探伤技术对于检测部件的内部结构、机械强度、使用性能及其寿命具有无可比拟的优势，已经在铁路钢轨探伤检测领域内得到广泛应用。
参考文献：
[1]徐其瑞,刘峰. 新型超声阵列钢轨探伤电路系统研究与设计[D]. 华南理工大学，2019.
[2]胡凯.重型轨道失效机理及无损检测方法研究 [D]. 青岛科技大学，2018.