胡小萌
西安市轨道交通集团有限公司运营分公司 陕西 西安 710016
摘要：钢轨焊缝作为轨道线路的薄弱环节和关键处所，焊缝探伤扫查技术的优劣直接关系到焊缝内部缺陷的发现与否，漏检会提高断轨概率的发生，从而引发列车脱轨等重大安全事件，同时也成为钢轨焊缝安全管理能否提升的核心与关键。作者从专业技术角度分析现有焊缝探伤扫查的短板，研制钢轨焊缝V型装置进行探伤扫查对其有效改良，对于焊缝探伤扫查的质量效果和安全管理水平的提升取得了显著改善，同时推动了安全生产形势持续健康发展。
关键词：钢轨焊缝；V型装置；扫查；安全管理；
引言
技术的进步会深刻影响和改变探伤管理规章、作业标准和指导书的建设，影响和改变探伤作业的生产方式和安全管理方式，有力促进了安全生产工作持续稳定好转。在探伤安全管理方面，始终“把有效发现伤损作为促进安全生产的主攻方向，把规范探伤作业流程和标准作为促进安全生产的重要保障，把探伤技术改良和进步作为促进安全生产的重要支撑”。通过多种途径增强对安全生产的重视程度和执行力度。将是否形成事故防范和安全生产的控制力作为探伤工班安全管理工作的检验标准。通过安全培训教育提高探伤人员安全素质和自救互救能力、技术装备安全保障能力、安全水平和事故防范能力、依法依规安全生产能力。持续推进安全长效机制建设和安全达标，构建安全防范体系。加强行业交流，紧跟探伤安全科技生产的最前沿，整合安全科技的优势资源，着力提升创新成果的转化率。钢轨运输是地铁轨道交通重要组成部分,目前地铁钢轨大多采用:60KG/M、标准长:25M的钢轨现场接触焊接而成的无缝线路.由于电客车常年运营对轨道设备产生碾压冲击,造成钢轨焊缝病害,这样对钢轨焊头质量检查也要求的更加严格.目前,采用手工扫查方式对钢轨焊缝探伤存在一些不足,主要表现为:1、压力不足;2、探测面积不完全;3、大而平的缺陷无法通过单探头来发现钢轨焊缝伤损;4、探测时双手不能一直保持在同一水平线和相等距离等操作上的缺陷,缺乏稳定性及可靠性.为了促进现场无缝线路焊头的更稳定、更准确的发现缺陷,采用钢轨焊缝探伤扫查架探伤,更能够避免手工探伤的一些不足.从而保证地铁轨道线路的稳定性、安全性,为城市轨道交通安全奠定坚实的基础。
1.钢轨焊缝轨腰常规扫查现状及存在问题
西安地铁钢轨焊缝探伤现以人工扫查为主，相关扫查装置协助的方式进行。单双1探头扫查焊缝轨腰采用人工手持探头、焊缝扫查架辅助的方式开展，运用焊缝串列式、阵列式专用焊缝探伤技术进行探伤作业。
技术短板：扫查流程繁琐、时间较长、发现异常的程度受主观性影响较大、工作效率低下。
1.1 单K1扫查：
钢轨焊缝轨腰扫查采用单K1置于轨面纵向中心，距焊缝中心两侧各200mm的区域内，纵向缓慢移动探头（或借助K1扫查架）各进行一次扫查，利用与入射声波垂直取向良好的缺陷反射回波原理而发现伤损。而对于与声波非垂直角度取向不良的片状缺陷不能发现。如下图1所示。
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1.2 双K1串列式扫查：
双K1双手持探头扫查，存在发射接收探头不等距，存在接收探头不能收到回波的隐患；两探头存在小范围扫查盲区，主要表现为发射Ⅰ探头的接线柱与发射Ⅱ探头的前上棱角发生碰撞，使两探头存在一定间隙，存在特殊部位伤损发射波接收不到或回波不佳。发射1探头扫查垂直于轨面的片状缺陷时，执机人员若不能将探头准确的放到虚线探头的位置，而在探头2或其它位置，就会造成接收探头无法收到回波而导致漏检发生。同样，发射Ⅰ探头若发现轨底带小角度取向不良的伤损时，Ⅱ探头放置不当也会造成漏检。虽然同行业有些地方使用了等距扫查架，但部分操作人员考虑使用时操作不便、体验不佳而弃之不用。
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1.3 K2.5轨头扫查：
K2.5探头探测扫查轨头部位伤损为主，对于K1轨头部位覆盖的区域，体积型或片状取向良好的伤损能够有效发现，是对K1轨头扫查区域的加强和补充。对于K1的轨腰和轨底三角区中心部位不能扫查或因角度轨底扫查效果不佳。在此不作详细论述。
1.4 直探头扫查：
直探头放置钢轨轨面中心，超声波从探头激励发射出后经耦合层入射至钢轨内部至轨底。能探测的区域为与轨腰同宽，从轨面至轨底的K1扫查区域。由一个晶片发射的纵波从轨头经轨腰到轨底，被轨底面反射后，由另一个晶片接收。如果钢轨内部有纵向裂纹和斜裂纹，超声波在传播过程中改变方向，使探头接收不到轨底反射回波而产生失底波现象报警现象。声波与轨面垂直，具有穿透和反射两种功能，主要发现水平和各种纵向裂纹，只要对超声波传播有阻碍都能被检出。但实际探伤中由于外界原因和探伤方法的影响，对垂直于轨面的投影长度较小的缺陷检出有一定难度。
由此可见，要对整个焊缝轨腰K1扫查区域内的各种取向和类型的伤损进行有效发现， 需要经过以上四种扫查才能彻底完成，四种扫查方式长短互补，但耗费时间，操作繁冗，受人为主观影响较大、效率低下。
2.钢轨焊缝V型扫查的原理与特点
为解决当前焊缝探伤工作中存在的突出问题和薄弱环节，提升技术保障能力，显得尤为必要。焊缝V型扫查装置的研制落地，为保障焊缝安全管理提供了强有力的支撑。
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2.1 工作原理： K1探头以斜入射45°经钢轨踏面入射至钢轨内部后经轨底反射至K1接收探头（图3所示），在仪器屏幕上显示一正常回波（图4），说明在发射和接收探头超声波所经过的区域没有异常或伤损，钢轨状况良好。在现有的基础上，两探头保持等距，横向左右移动扫查，长度不小于2倍的轨高（以60kg/m为例不少于352mm），扫查必须将整个焊缝K1扫查区域全部覆盖（图4），扫查中若出现回波消失或减弱，说明两探头范围内声波经过的区域有异常或伤损出现。在排除外界因素后，仍无显示，一般存在伤损。
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2.2特点
1、易于发现异常，扫查的质量和效果明显提高；
2、探头等距，消除了人为操作不到位导致接收探头接收不到回波的隐患；
3、能够发现现有扫查方式所能发现的所有伤损，弥补现有扫查装置的短板，发现现有技术发现不了的特殊伤损；
4、操作简单，工作效率显著提高；
5、不易定位；
6、不适用于铝热焊或气压焊等轨底推凸不平的焊缝。
3.钢轨焊缝V型扫查装置的技术设计
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以上扫查装置卡放在钢轨头部以焊缝为中心纵向向两侧各移动扫查不少于2倍的轨高（例如60kg/m为352mm）即可有效覆盖整个焊缝单双K1扫查范围，通过关注仪器屏幕接收回波是否明显降低或消失来发现异常，极大快速地提高了发现异常的能力和水平。
4.扫查效果对比和优点
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由以上两表得知，V型扫查的特点和效果如下：
（1）探头之间等距，接收探头在无缺陷情形下能接收到发射声波，消除了一定的人为扫查不到位的因素影响。
（2）操作简单方便，效率高，只需一次扫查就可完成对各种类型和取向的伤损进行覆盖扫查，简化了传统扫查的繁冗。
（3）只要严格按标准长度（60kg/m），以焊缝为中心，向左右两侧扫查长度不小于2倍轨高，即可对焊缝及热影响区进行无盲区扫查。
（4）发现伤损的效果优于传统单双K1串列式和阵列式方式扫查。
五、结语
V型扫查装置的落地是对现有技术的改良和促进，并不是完全替代了现有的扫查装置，而是弥补了现有技术的不足，根据实际情况与现有探伤技术相结合会取得更佳的探伤效果，消除了现有技术的短板，从焊缝探伤安全管理的角度迈上了一个新台阶，有效提升了探伤专业的安全管理水平。
班组的安全生产单从技术角度是远远不够的，需要和生产管理双重支撑。班组长和安全员需从关注现场作业环境、员工状况和安全教育等多方面开展。通过定期开展风险点排查、评估和危害识别，对管内所有重大危险源、风险隐患实施分级分类动态管理，从而推进安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制建设。“先其未然谓之防，发而止之谓之救，行而责之谓之戒。防为上，救次之，戒为下”。安全问题的发生就是“人”与“物”两个要素处于不安全的状态中，并产生了缺陷。杜绝“不出事故不想事，事故过了就忘事”。牢固树立“如临深渊、如履薄冰”的危机感和紧迫感，做到以人为本，居安思危，警钟长鸣，常抓不懈，有备无患，决不能麻痹松懈、疏忽大意，决不能抱有任何幻想和侥幸心理，越是形势好的时候，越要有忧患意识，越要居安思危，持续深入的开展好“隐患排查治理”活动，认真查找工作中存在的问题，并针对存在的问题迅速抓好整改落实，确保安全生产长治久安。
参考文献
[1]重载铁路钢轨伤损图谱.北京：中国铁道出版社 2018.7.1
[2]路职工岗位培训教材铁编审委员会.钢轨探伤工(M).北京：中国铁道出版社
作者简介：
胡小萌（1985年10月—），西安市轨道交通集团运营分公司运营一中心工电一部工建一分部探伤技师