鋼軌探傷車特殊核傷B型圖分析

■ 羅先鋒

鋼軌軌頭橫向疲勞裂紋俗稱核傷，嚴重影響行車安全。鋼軌核傷多出現在距鋼軌踏面8～12 mm和距內側5～10 mm處，方向與鋼軌縱剖面接近垂直，與踏面有10°～25°傾角（單行線上）或接近垂直（復行線上）。核傷可導致鋼軌橫向斷裂，危害性極大，是最危險的鋼軌疲勞缺陷之一。因此，對鋼軌核傷檢測尤為重要，根據B型圖正確判斷核傷關系到大型鋼軌探傷車能否承擔保障線路安全責任問題。

1 核傷產生原因

鋼軌在生產過程中，鋼軌軌頭可能存在白點、氣泡和非金屬雜質等。這樣鋼軌在使用過程中，在機車車輛的強力沖擊作用下，細微的白點、氣泡和非金屬雜質逐漸擴大，形成斷面平坦光亮的白核。白核發展至軌面時受氧化，逐漸發展成為黑核。鋼軌軌頭踏面在輪軌接觸力反復沖擊下，形成鋼軌表面的魚鱗傷（表面細裂紋），由于疲勞向下擴展滲透，產生軌頭核傷或表面掉塊。核傷主要出現在鋼軌軌頭內側、鋼軌小腰及受沖擊力大的部位。

2 大型鋼軌探傷車核傷探測原理簡介

大型鋼軌探傷車采用超聲探輪模式進行探測，每個探輪內有3個70°晶片，折射進入鋼軌的聲束折射角約為70°，其聲束傳播見圖1。進入鋼軌的超聲聲束擴散角較大，核傷取向不敏感，但能夠發現垂直傷損。鋼軌核傷反射示意見圖2。探測系統發射超聲波的最大密度為車輛每移動1/16英寸發射一次。當車輛速度增加時，為使探測系統有足夠時間處理回波信息，探測密度（每英寸發射脈沖數）必須降低。當車輛速度逐漸提高時，探測系統發射脈沖間隔切換為1.6 mm（1/16英寸）、3.2 m m（2/16英寸）、4.8 m m（3/16英寸）及6.4 m m（4/16英寸），缺陷位置分辨率仍為1.6 mm（1/16英寸）。探測系統對鋼軌縱向和水平方向進行切分，在探測系統中從側面觀察鋼軌是網格狀劃分。當探測系統得到超聲波回波后，在相應網格處作出標識，顯示到圖形上就是一個點。

3 核傷B型圖分析

3.1 標準軌頭母材核傷B型圖

按Spe rry公司設計原理，70°探頭在鋼軌內的折射波只存在折射橫波，軌頭核傷在鋼軌內的傾斜度決定核傷在探測系統中的反射B型圖形狀。軌頭母材核傷B型圖見圖3，可以看出母材核傷帶一定折角，這與車輛運行時對鋼軌的沖擊有關。

3.2 曲線地段鋼軌有表面細裂紋的核傷B型圖分析

2011年4月，鋼軌探傷車在襄渝線上行K80+693探測到一處鋼軌核傷，從B型圖上可以看出鋼軌表面有細裂紋，工務段對核傷采取上夾板措施，而在夾板螺孔上方還有一處核傷。現場復探發現，探測的鋼軌在曲線上股，表面有很多細裂紋，鋼軌曲線半徑不大，采取上夾板措施后，夾板終端與彎曲的鋼軌接觸產生應力集中，列車通過時車輪與夾板終端對軌頭產生剪切力，導致鋼軌表面細裂紋向下發展，產生新的核傷，夾板不能對新核傷形成保護。采用小型探傷儀器檢查發現新核傷已快貫穿軌頭，立即進行了換軌。

3.3 核傷分析與建議

曲線上的鋼軌表面有細裂紋時，軌頭發現核傷，建議不要采取上夾板措施，上夾板會在夾板外側產生新的傷損，危及行車安全，最好直接更換鋼軌。回放鋼軌探傷車數據，分析上夾板的鋼軌傷損B型圖時，觀察夾板兩端是否有新的傷損出現，如果發現立即通知工務段復探，防止斷軌事故發生。2011年8月16日，鋼軌探傷車在焦柳下行線宜城—上大堰K545+677處探測發現右股鋼軌軌頭傷損。18日襄樊工務段探測復核，確認為軌頭核傷，在軌頭表面內，約50 m m×50 mm。通過分析軌頭核傷認為，焊縫附近曾進行過表面焊補，由于熱處理不當，焊補附近造成擦傷和小掉塊。因此，對鋼軌焊縫表面塌陷修復采用熱處理焊補時，應在晴天進行，防止焊補后產生新的傷損。

4 結束語

采用大型探傷車進行鋼軌探傷可及時發現鋼軌損傷并采取應對措施，有效預防斷軌發生。探傷設備應在試驗線進行靜態調試標定，并與探傷復核相結合，采用小型探傷儀器對傷損進行判斷、分析和對比。為適應鐵路發展需求，應不斷提高鋼軌探傷車的分析傷損能力。

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