關(guān)于山區(qū)鐵路鋁熱焊焊縫探傷的幾點(diǎn)思考

包順發(fā)

摘 要：隨著跨區(qū)間無縫線路的廣泛使用，鋼軌的焊縫傷損在設(shè)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(qū)段，僅僅2015年1月至12月，就發(fā)現(xiàn)焊縫傷損415處，占全年重傷設(shè)備的33.8%，輕傷焊縫110處，占全年輕傷設(shè)備的17.2%，而焊縫折斷占鋼軌折斷的70%以上。因此，在進(jìn)行線路養(yǎng)護(hù)的過程中需要對焊縫進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，以保證線路的防斷安全。本文主要針對山區(qū)鐵路中焊縫探傷問題進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際提出切實(shí)可行的防治方法，并根據(jù)出現(xiàn)的問題提出一定的建議。

關(guān)鍵詞：山區(qū)；無縫鐵路；焊縫探傷

一、探傷焊縫技術(shù)概述

目前鋼軌進(jìn)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(jù)的比例是不同的，一般來講接觸焊較多，鋁熱焊其次，移動(dòng)氣壓焊是隨著現(xiàn)場接觸焊技術(shù)的成熟，占據(jù)的比例逐漸的降低。因?yàn)楹附拥脑O(shè)備和焊接的材料以及相關(guān)的氣溫條件、操作工藝的影響，在進(jìn)行焊接的過程中對技術(shù)會(huì)造成一定的影響，因此在進(jìn)行焊接的過程中需要對焊縫進(jìn)行全面的探傷，在日常的巡檢中需要加強(qiáng)對焊縫的檢查力度。

目前相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每年必須用專門的儀器對現(xiàn)場焊每年兩遍、接觸焊每：廠焊焊縫在上道一年時(shí)間內(nèi)使用專用儀器進(jìn)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(jìn)行檢查。而在山區(qū)的鐵路中，因?yàn)殍F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(guān)鍵內(nèi)容之一。

二、焊縫探傷技術(shù)

焊縫軌底橫向裂紋是鋼軌損傷中常見的缺陷，一般是呈現(xiàn)出月牙形的拓展方式，并且和軌底面垂直的相交，在應(yīng)力集中、養(yǎng)護(hù)不到位和溫差的變化下較為容易出現(xiàn)鋼軌的橫向斷裂，嚴(yán)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(qū)進(jìn)行延伸，接觸焊接頭影響區(qū)鉗口部位電機(jī)處容易受到傷害，可能會(huì)產(chǎn)生軌底的橫向裂紋，裂紋與軌底面構(gòu)成端角反射面，在探傷的前后會(huì)出現(xiàn)報(bào)警的現(xiàn)象，若是前后37度的探頭出現(xiàn)的同時(shí)軌底線出現(xiàn)不規(guī)則的圖形，需要對焊縫進(jìn)行全面的檢查，一旦發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)的情況及時(shí)的進(jìn)行修復(fù)。

三、探傷方法介紹

目前，我局使用SDW-900焊縫探傷儀對焊縫進(jìn)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(yōu)點(diǎn)有：晶片尺寸大，半擴(kuò)散角小，指向性好，找傷能力強(qiáng)，穿透厚度大，最遠(yuǎn)可使用三次波探測，能發(fā)現(xiàn)各種體積狀缺陷和靠棱邊垂直于焊縫的面積狀缺陷。缺點(diǎn)是：1、靈敏度低；2、由于探頭面積較大，受軌底形狀限制，轉(zhuǎn)向困難，耦合要求高；3、由于近場區(qū)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(zhǔn)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(shí)際情況進(jìn)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(biāo)注的入射點(diǎn)通過調(diào)節(jié)在儀器上進(jìn)行顯示，在進(jìn)行探頭發(fā)射超聲波進(jìn)行計(jì)算的過程后，對側(cè)焊筋的端角和超聲波會(huì)相互的作用形成發(fā)射的回波，從而使得本側(cè)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(xiàn)一定的阻礙作用，不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)潛在的問題。一般情況下探頭不能發(fā)現(xiàn)本側(cè)軌底焊筋的反射回波，只能發(fā)現(xiàn)對側(cè)的軌底焊筋輪廓反射波。若測量發(fā)現(xiàn)出波的位置在焊筋的中部或者是邊緣的時(shí)候，一般出現(xiàn)損傷的可能性較大，在進(jìn)行判斷的時(shí)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(nèi)外一邊四次平行掃查和軌底邊角偏角掃查方式加強(qiáng)對軌腳邊沿和變坡點(diǎn)下方缺陷的探測掃查（掃查參考時(shí)間4 分鐘）以及三角區(qū)連接K2.5（或K1）圓弧雙探頭使用一發(fā)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(qū)全面掃查，應(yīng)將探頭置于軌底面圓弧區(qū)域，頂住焊筋與軌底板呈60°夾角，探頭后移的距離應(yīng)大于200mm。范圍掃查為焊縫兩側(cè)各一次200mm（掃查參考時(shí)間1 分鐘）的掃查。

四、鋁熱焊探傷難點(diǎn)

如表所示為鋁熱焊探傷經(jīng)常出現(xiàn)的問題和出現(xiàn)問題的相關(guān)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(fù)雜不易辨別。因此，在進(jìn)行焊接的過程中需要嚴(yán)格的控制焊接的技術(shù)和規(guī)程，進(jìn)行焊接的過程中定義焊接的斷口以及裝模的附近區(qū)域進(jìn)行打磨，保證斷面的完整性，在進(jìn)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(zhǔn)確的。嚴(yán)格的將預(yù)熱的時(shí)間、氧氣量和液化氣量進(jìn)行控制，不能過多或者過少。在進(jìn)行焊接的過程中，焊頭焊劑受潮會(huì)嚴(yán)重的影響到冷卻和保溫的時(shí)間，需要對焊劑的安全性進(jìn)行保障。在對焊接的工藝進(jìn)行驗(yàn)收的時(shí)候，將軌角進(jìn)行打磨，按照相關(guān)的垂直度進(jìn)行驗(yàn)收。焊后在焊頭溫度自然的冷卻到40度以后再進(jìn)行探傷的驗(yàn)收。進(jìn)行焊接的檢查時(shí)，需要將焊縫進(jìn)行技術(shù)進(jìn)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(jìn)行探傷，規(guī)范焊縫，兩側(cè)各延長不得少于200mm，不能進(jìn)行鉆孔和其他的設(shè)計(jì)。

五、關(guān)于軌腳三角區(qū)使用雙探頭或單探頭的現(xiàn)場運(yùn)用

在現(xiàn)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(jī)構(gòu)外，還有手工控制探頭運(yùn)動(dòng)的方法。操作起來比較困難。另外一個(gè)難點(diǎn)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(gè)平面，因此缺陷是平面型且分布在該平面內(nèi)。這就意味著使用單探頭探傷時(shí)，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?；谶@個(gè)道理，單探頭探傷比較適合鋁熱焊，因?yàn)殇X熱焊的缺陷是體積狀多余平面狀。而閃光焊和氣壓焊應(yīng)該以雙探頭探傷為主。目前焊縫探傷的狀態(tài)大多數(shù)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?yàn)楫?dāng)傷損位于鋼軌表面或靠近表面時(shí)，單探頭可以收到非常強(qiáng)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(fā)現(xiàn)在軌底外側(cè)三區(qū)存在25*8的橫向裂紋，通過探傷數(shù)據(jù)分析，該處焊縫傷損由于三通道（雙K2.5圓弧對軌底三角區(qū)的探傷）標(biāo)準(zhǔn)未落實(shí)，耦合靈敏度偏低，無回波顯示。因此，加強(qiáng)單K2.5探頭對軌底兩側(cè)和雙K2.5圓弧對軌底三角區(qū)的探傷，是現(xiàn)場鋁熱焊焊縫探傷的關(guān)鍵和主要內(nèi)容。

六、結(jié)束語

通過以上分析，可以發(fā)現(xiàn)進(jìn)行焊縫探傷工作具有一定的困難，對工作人員技術(shù)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(guān)部門及時(shí)的組織相關(guān)的培訓(xùn)活動(dòng)，抓好現(xiàn)場焊縫探傷標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)，不斷的提升技術(shù)能力，鋼軌養(yǎng)護(hù)的安全使用，促進(jìn)鋼軌養(yǎng)護(hù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

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