山區鐵路小半徑曲線鋼軌傷損及探傷重點分析

熊征貴

摘 要：文章通過闡述山區鐵路小半徑曲線地段鋼軌的傷損、磨耗變化規律，分析鋼軌傷損原因，提出探傷檢查的重點措施，防止傷損漏檢，確保形成安全。

關鍵詞：小半徑曲線；鋼軌傷損；鐵路整治

中圖分類號：U213.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）24-0157-02

通過對小半徑曲線鋼軌傷損的原因進行認真分析，采取合理的探傷檢查方法，及時發現達到重傷的傷損鋼軌，防止因鋼軌傷損發展加劇形成斷軌，確保行車安全，已顯得尤為重要。

1 山區鐵路小半徑曲線鋼軌傷損主要種類

1.1 核 傷

核傷又稱為軌頭橫向裂紋，其產生的原因主要有材質本身缺陷和接觸疲勞，是小半徑曲線上鋼軌傷損比例最大的一類傷損。隨著核傷發展增大，鋼軌承載能力急劇下降，在高速重載的使用條件下極易發生鋼軌折斷，因此核傷也是鋼軌傷損中危害最大的一類傷損。

1.1.1 材質缺陷形成的核傷

鋼軌在制造過程中，由于冶金缺陷和工藝控制原因，鋼錠內部存在非金屬夾雜、白點、翻皮、偏析和縮孔殘余等缺陷，經輥軋后成片狀存在于軌頭中，在列車荷載的重復作用下，這些缺陷逐步發展，形成核傷。這類核傷從斷面看具有平坦光亮的表面，通常稱為白核，當白核進一步發展到表面與空氣接觸后氧化，就稱為黑核。

1.1.2 接觸疲勞形成的核傷

大運量重載區段，由于車輪與鋼軌間接觸應力過大，在列車荷載反復作用下，軌頭頂面產生表面剝離或其他表面傷損，然后向軌頭內部逐步發展蔓延，形成核傷。

1.2 魚鱗傷

魚鱗傷是產生在鋼軌頂面的一種傷損，只發生在復線單方向運行的鐵路線路上。產生魚鱗傷的重要原因之一是鋼軌與車輪之間存在黏著性傷損，鋼軌承受的荷載越大，黏著磨損的磨損量也越大，鋼軌材質的屈服極限會變小，輪軌接觸應力達到一定值后會使鋼軌表面金屬產生塑性變形，隨著塑性變形情況不斷加重，軌頭表面金屬組織產生遷移，就形成了表面裂紋。由于列車在線路上長期單方向運行，軌頭表面金屬組織的遷移方向固定，就會逐步形成從軌頭內側作用邊緣向軌頂面發展的、具有一定傾斜角度的、沿鋼軌縱向密集分布的類似魚鱗的表面細小裂紋，現場一般稱其為魚鱗傷。它不同于一般的軌頭金屬碎裂和剝離，常以裂紋尖端未疲勞源，向下逐步發展形成核傷。

1.3 磨耗

磨耗主要有側面磨耗、垂直磨耗和波浪形磨耗三類，有些文獻資料稱其為“磨粒傷損”。在列車轉向架通過小半徑曲線時，轉向架前軸外輪踏面與曲線外軌頂面相接觸，車輪輪緣與軌頭側面相接觸。在車輪運轉時，由于曲線兩股鋼軌不等長，車輪會存在滾動中夾雜滑動的現象，造成軌頂面垂直磨耗，同時由于上股鋼軌內側車輪輪緣與軌頭側面相接觸，軌頭側面被輪緣磨削，造成鋼軌側面磨耗。側面磨耗嚴重時對鋼軌承載力影響較大，一方面鋼軌斷面面積減小，強度下降，鋼軌受力狀態惡化，各種傷損發展加劇，另一方面側面磨耗嚴重時，車輪輪緣對鋼軌軌頭下頜的擠壓，以及水平沖擊力和撓曲應力的復合作用，會使軌頭下頜尖端處產生微細裂紋，成為疲勞源，在列車往復作用下，發展形成核傷。

2 山區鐵路小半徑曲線鋼軌探傷檢查重點

2.1 嚴格卡控現場探傷作業，及時發現傷損

筆者所在的綿陽工務段探傷作業使用的儀器是由上海盛申超聲設備有限公司生產的數字式探傷儀，包括SZT-800型鋼軌探傷儀和SDW-900型焊縫探傷儀。數字式探傷儀不僅現場使用方便，還能存儲檢查數據，便于檢查后在計算機上進行分析。SZT-800型鋼軌探傷儀設置10個檢查通道，其中檢查軌頭部位的通道有6個，能夠對軌頭內、中、外側三個部位分前后方向進行檢查，基本具備全方位檢查軌頭傷損的能力。但儀器不是萬能的，探傷人員對儀器的正確操作使用才能有效發揮儀器的作用，因此在檢查時必須注意以下幾點。

2.1.1 正確設置儀器參數

在使用數字式探傷儀時，要對儀器的靈敏度、線路行別、檢查股別等參數進行正確設置，否則儀器無法進行正常檢查，或者只能使用較為抽象的脈沖模式（A顯）而無法使用清晰直觀的圖形模式（B顯）進行探傷，也不能正確存儲數據，無法回放分析。

2.1.2 調整儀器推行速度和橫向位置，加強耦合

進入小半徑曲線，儀器推行速度要適當降低。雖然經過測試，SZT-800型鋼軌探傷儀在推行速度為4.5 km/h的情況下仍能正常探傷，但推行速度超過4 km/h時，探傷作業人員對儀器出波報警的反應時間相應縮短，存在傷損漏檢的可能，因此在小半徑曲線上推行速度盡量控制在3 km/h以下為宜。進入曲線后，觀察軌頂面光帶位置，根據鋼軌側面磨耗情況，適當調整儀器探頭的橫向位置，確保探頭發出的超聲波對軌頭進行全覆蓋，并調大水量，改善探頭與軌頂面的耦合，使超聲波能順利通過耦合水層進行鋼軌內部。

2.1.3 對疑似傷損報警要注意分析

軌頭任意通道出現長報警，或某個通道在一次波范圍內出現較長位移的報警，以及直70 °通道出現報警，均意味著可能存在較大的傷損，應當立即反復檢查確認，還可以用同組作業的另一臺儀器對報警進行分析確認，防止傷損漏檢。

2.1.4 對傷損進行復查

注意對現存的傷損進行復查，尤其是一些重點監控的傷損，要通過出波報警的通道、出波位置和位移長度，判斷出傷損大小，確認傷損是否發展變大，是否需要更換下道等。

2.1.5 重視對魚鱗傷的甄別

曲線上股鋼軌魚鱗傷較多，儀器報警聲頻繁，容易形成聽覺疲勞，一定程度上影響作業人員對報警的分析，但一定要堅持慢走細看，對魚鱗報警位移大于2個大格的要堅決判重傷。

2.1.6 重視現場焊縫的探傷

尤其是線上焊接的鋁熱焊焊縫，應當在焊接后軌溫降至正常溫度時立即使用SDW-900型焊縫探傷儀進行全斷面探傷，最遲不宜超過7天。有傷焊縫每年至少要使用SDW-900型焊縫探傷儀檢查2次以上。

2.2 加強數據回放分析，實現“二次探傷”

2.2.1 對疑似傷損要加強分析，確認為疑似傷損時安排現場復

查

分析過程中，發現有疑似傷損時，要采用多種手段進行分析和排查，通過查閱既有傷損資料、焊縫資料分析是否是既有傷損或焊縫，或者是否儀器出現不正常工作，產生不正常的非傷損報警，排除以上因素后多人共同確認為疑似傷損的，根據傷損報警通道、顯示的大小、所在軌頭部位等因素，確定復查期限，疑似傷損很大，影響行車安全的，應當通知作業人員立即進行復查，疑似傷損較大，一定程度上存在安全隱患的，要在一個星期之內復查，一般的疑似傷損，可以在一個探傷周期內安排復查。

2.2.2 通過回放分析，規范現場探傷人員的作業行為，促進標 準化作業

進行數據回放分析能看出現場探傷人員是否存在不規范的作業行為，如不按規定使用自動靈敏度、焊縫處不站停看波和進行標記等。對發現的問題要及時進行通報，以逐步規范現場探傷人員的作業行為，只有現場探傷人員按標準化作業要求進行探傷作業，才能將傷損漏檢的幾率降至最低，有效避免傷損漏檢和發生斷軌。

3 結 語

探傷檢查只是一個方面，更重要的是在探傷檢查出傷損后，線路養護、重點傷損的監控以及重傷鋼軌的處理應當及時跟進，同時在鋼軌使用一定年限后，進行成段更換下道，換新鋼軌上道使用，是改善鋼軌使用狀況，確保行車安全的重要舉措。

參考文獻：

[1] 劉全仁，李強，孫高偉，等.北同蒲線鋼軌傷損分析及防范對策[A].發展重載運輸技術適應經濟社會建設—鐵路重載運輸貨車暨工務學術研討會論文集[C].2011.