關于山區鐵路鋁熱焊焊縫探傷的幾點思考

包順發

摘 要：隨著跨區間無縫線路的廣泛使用，鋼軌的焊縫傷損在設備傷損中占有很大一部分比重，分析我段滬昆線貴陽至大龍區段，僅僅2015年1月至12月，就發現焊縫傷損415處，占全年重傷設備的33.8%，輕傷焊縫110處，占全年輕傷設備的17.2%，而焊縫折斷占鋼軌折斷的70%以上。因此，在進行線路養護的過程中需要對焊縫進行重點關注，以保證線路的防斷安全。本文主要針對山區鐵路中焊縫探傷問題進行分析，結合實際提出切實可行的防治方法，并根據出現的問題提出一定的建議。

關鍵詞：山區；無縫鐵路；焊縫探傷

一、探傷焊縫技術概述

目前鋼軌進行焊接的方式主要包括接觸焊接、氣壓焊接、鋁熱焊接。這些焊接方式在無縫線路中占據的比例是不同的，一般來講接觸焊較多，鋁熱焊其次，移動氣壓焊是隨著現場接觸焊技術的成熟，占據的比例逐漸的降低。因為焊接的設備和焊接的材料以及相關的氣溫條件、操作工藝的影響，在進行焊接的過程中對技術會造成一定的影響，因此在進行焊接的過程中需要對焊縫進行全面的探傷，在日常的巡檢中需要加強對焊縫的檢查力度。

目前相關的標準規定，每年必須用專門的儀器對現場焊每年兩遍、接觸焊每：廠焊焊縫在上道一年時間內使用專用儀器進行首次焊縫探傷，第二次在首次之后不超過五年，以后每三年不少于一次進行檢查。而在山區的鐵路中，因為鐵路的小半徑曲線比重大，鋁熱焊和廠焊斷軌的概率基本相同。因此，焊縫探傷是防斷工作的重要關鍵內容之一。

二、焊縫探傷技術

焊縫軌底橫向裂紋是鋼軌損傷中常見的缺陷，一般是呈現出月牙形的拓展方式，并且和軌底面垂直的相交，在應力集中、養護不到位和溫差的變化下較為容易出現鋼軌的橫向斷裂，嚴重的情況下對行車的安全造成影響。鋁熱焊接頭軌底的焊筋是沿著邊緣或者是熱影響區進行延伸，接觸焊接頭影響區鉗口部位電機處容易受到傷害，可能會產生軌底的橫向裂紋，裂紋與軌底面構成端角反射面，在探傷的前后會出現報警的現象，若是前后37度的探頭出現的同時軌底線出現不規則的圖形，需要對焊縫進行全面的檢查，一旦發現危險的情況及時的進行修復。

三、探傷方法介紹

目前，我局使用SDW-900焊縫探傷儀對焊縫進行探傷。在鋁熱焊探傷中，使用2.5P13×13K2.5探頭為主。這種探頭優點有：晶片尺寸大，半擴散角小，指向性好，找傷能力強，穿透厚度大，最遠可使用三次波探測，能發現各種體積狀缺陷和靠棱邊垂直于焊縫的面積狀缺陷。缺點是：1、靈敏度低；2、由于探頭面積較大，受軌底形狀限制，轉向困難，耦合要求高；3、由于近場區長度增加，定位定量精度差。為保證鋁熱焊裂紋不漏檢，雙K1和K0探頭探傷法對軌頭和軌腰投影范圍采用K型或V型串列式掃查不能省略。在探傷的過程中，為了準確的分辨出軌底焊筋輪廓反射波，排除焊筋輪廓波對軌底的傷害的影響，需要通過探頭將焊縫的實際情況進行檢查，排除基本的焊傷對鐵軌造成的影響以外，需要將K2.5探頭標注的入射點通過調節在儀器上進行顯示，在進行探頭發射超聲波進行計算的過程后，對側焊筋的端角和超聲波會相互的作用形成發射的回波，從而使得本側軌底焊筋與前期的探頭之間形成一定的阻礙，不能形成有效的回波，對檢查出現一定的阻礙作用，不能及時的發現潛在的問題。一般情況下探頭不能發現本側軌底焊筋的反射回波，只能發現對側的軌底焊筋輪廓反射波。若測量發現出波的位置在焊筋的中部或者是邊緣的時候，一般出現損傷的可能性較大，在進行判斷的時候也要更加的注意。

如圖所示，鋁熱焊軌底使用K2.5單斜探頭內外一邊四次平行掃查和軌底邊角偏角掃查方式加強對軌腳邊沿和變坡點下方缺陷的探測掃查（掃查參考時間4 分鐘）以及三角區連接K2.5（或K1）圓弧雙探頭使用一發雙收功能，主增益對軌底板中心部位做K 型掃查、副增益對軌底板中心部位和上圓弧做單探頭掃查，為保證對軌底三角區全面掃查，應將探頭置于軌底面圓弧區域，頂住焊筋與軌底板呈60°夾角，探頭后移的距離應大于200mm。范圍掃查為焊縫兩側各一次200mm（掃查參考時間1 分鐘）的掃查。

四、鋁熱焊探傷難點

如表所示為鋁熱焊探傷經常出現的問題和出現問題的相關部位：種類、特征、常見部位（見下表）

從下表可以看出，鋁熱焊傷損的類型多、分布廣，傷波特征復雜不易辨別。因此，在進行焊接的過程中需要嚴格的控制焊接的技術和規程，進行焊接的過程中定義焊接的斷口以及裝模的附近區域進行打磨，保證斷面的完整性，在進行裝模的過程中不能將異物帶到模具中，確保模具的安裝是平整、準確的。嚴格的將預熱的時間、氧氣量和液化氣量進行控制，不能過多或者過少。在進行焊接的過程中，焊頭焊劑受潮會嚴重的影響到冷卻和保溫的時間，需要對焊劑的安全性進行保障。在對焊接的工藝進行驗收的時候，將軌角進行打磨，按照相關的垂直度進行驗收。焊后在焊頭溫度自然的冷卻到40度以后再進行探傷的驗收。進行焊接的檢查時，需要將焊縫進行技術進行全面的探傷檢查，在服役期間的焊縫必須將軌頭、軌腰和軌底進行探傷，規范焊縫，兩側各延長不得少于200mm，不能進行鉆孔和其他的設計。

五、關于軌腳三角區使用雙探頭或單探頭的現場運用

在現場探傷操作中，對于雙探頭探傷存在著模糊和混亂的概念，影響了雙探頭對鋼軌焊縫的探傷。顯然雙探頭探傷比起單探頭要難于掌握，除了五花八門的掃查機構外，還有手工控制探頭運動的方法。操作起來比較困難。另外一個難點是焊縫推凸量的干擾，直通波的干擾，都使得雙探頭法難于使用。但是鋼軌焊縫尤其是閃光焊和氣壓焊焊縫是一個平面，因此缺陷是平面型且分布在該平面內。這就意味著使用單探頭探傷時，缺陷回波被平面缺陷反射到相反的方向而很難探到缺陷，并且缺陷越大越探測不到回波。只有缺陷大小和波長相近才能收到微弱的衍射波。基于這個道理，單探頭探傷比較適合鋁熱焊，因為鋁熱焊的缺陷是體積狀多余平面狀。而閃光焊和氣壓焊應該以雙探頭探傷為主。目前焊縫探傷的狀態大多數是只用單探頭探傷，這就造成了大量的閃光焊焊縫探傷走了形式，探傷的可信度較低。為什么焊縫傷損多在軌底角和軌軛被檢測出來。其它位置很少有傷？這是因為當傷損位于鋼軌表面或靠近表面時，單探頭可以收到非常強烈的角反射之緣故。軌底腳探傷使用K2.5探頭的原因有兩條，一是焊縫厚度比較小，另外就是大角度和缺陷方向更接近于垂直。分析2016年3月28日滬昆線上行K1933+080右股鋁熱焊焊縫垂直折斷原因，從斷口位置發現在軌底外側三區存在25*8的橫向裂紋，通過探傷數據分析，該處焊縫傷損由于三通道（雙K2.5圓弧對軌底三角區的探傷）標準未落實，耦合靈敏度偏低，無回波顯示。因此，加強單K2.5探頭對軌底兩側和雙K2.5圓弧對軌底三角區的探傷，是現場鋁熱焊焊縫探傷的關鍵和主要內容。

六、結束語

通過以上分析，可以發現進行焊縫探傷工作具有一定的困難，對工作人員技術要求較高，也需要決策者具有較高的管理水平，因此需要相關部門及時的組織相關的培訓活動，抓好現場焊縫探傷標準落實，不斷的提升技術能力，鋼軌養護的安全使用，促進鋼軌養護技術的進一步發展。

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