探討鋼軌探傷漏檢誤判的原因和解決辦法

張 紅 梅

(天津鐵道職業技術學院,天津 300240)

我國鐵路運輸的突飛猛進的發展態勢，極大地推動了經濟發展和民生改善，由此也引發人們對鐵路基礎設施安全可靠性的關注，鋼軌作為鐵路軌道的重要構成部件，直接承受車輪帶來的荷載壓力，在長期的使用過程中易于出現鋼軌應力疲勞和缺陷故障等問題，嚴重時會導致列車出軌或傾覆，給人們帶來生命財產安全威脅。為此，要探索鋼軌探傷檢測技術的運用，基于鋼軌損傷類型及失效模式日趨變化的背景下，全面了解鋼軌探傷檢測技術和方法，如：科學先進的無損檢測技術應用于鋼軌探傷檢測之中，解決鋼軌探傷漏檢誤判的問題。

1 鋼軌常見的傷損及檢測分析

鋼軌探傷常見的傷損典型主要體現為：1)軌頭內部橫向裂紋。這是由于鋼軌自身材質缺陷或出現接觸性疲勞、側磨嚴重、擦傷而形成的鋼軌核傷現象，大多出現于距鋼軌踏面和邊側5 mm～10 mm的部位，是直接承受沖擊荷載及鋼軌內部應力而生成的傷損。2)鋼軌接頭傷損。這種傷損大多是因養護不良、下圓弧半徑較小而生成的傷損，通常出現于線路接頭夾板處，表現為接頭的馬鞍型磨耗和軌頂壓潰現象。3)鋼軌縱向水平和垂直裂紋。這是因鋼軌軋制工藝缺陷或外力荷載作用而生成的傷損現象，通常出現于軌腰處。4)鋼軌軌底裂紋。這是一種橫向裂紋或軌底掉塊的傷損現象，大多由軌底下表面折疊缺陷、銹坑、劃痕而生成。5)焊縫傷損。這是在鋼軌焊接、熱處理、打磨工藝過程中而生成的縮孔、氣孔、過燒、光斑、裂紋、未焊透等缺陷，具有極大的危害性。

當前主要采用無損檢測技術用于對鋼軌的探傷檢測，不會損壞試件材質和結構，并且能夠通過聲、光、電、磁等物理手段檢測被測試件的缺陷位置、大小、性質、數量等。具體來說包括以下檢測手段：1)超聲探傷檢測。適用于金屬、非金屬及復合材料的鑄、鍛、焊件與板材，可以檢測內部缺陷大小、位置、性質、埋設等，然而難以對缺陷進行精準性定量，對于試件形狀還有一定的限值要求。2)射線探傷。適用于鑄件及焊接件等構件的體積型內部缺陷，可以直觀顯示、保存探傷結果，然而檢測成本較高，難以檢測裂紋類缺陷。3)碳粉探傷。適用于鑄件、鍛件、焊縫、機械加工件的內部缺陷，具有靈敏度高、檢測速度快、操作簡單的優點，然而其缺陷在于僅能夠檢測表面及近表面的內部缺陷的位置、表面長度，而無法探測到內部缺陷的深度。4)滲透探傷。適用于有色及黑色金屬鑄件、鍛件、焊接件的缺陷，適用范圍廣，效率高，操作簡便，然而難以檢測缺陷深度、尺寸和形狀，并無法檢測多孔材料。5)渦流探傷。適用于鋼鐵、有色金屬等導電材料的檢測，適用范圍廣，適宜采用自動化、非接觸式檢測。其不足之處在于難以檢測形狀復雜及表面下較深部位的缺陷檢測。

2 鋼軌探傷車應用問題及原因剖析

鋼軌探傷檢測要采用轉向架式探輪機構與軟件系統相配合的GTC-80探傷車，在壓電效應原理的應用條件下，輪內晶片通過對超聲波信號的發射和接收，實現對鋼軌內部傷損的探測。它通過探輪與鋼軌表面的完全密閉貼合方式，實現對鋼軌檢測面的疲勞性損傷的探測。在實踐中發現鋼軌探傷車應用的主要問題表現為以下內容：1)探輪對中、耦合不良的現象會對鋼軌探傷帶來影響，導致鋼軌探傷檢測質量下降。2)探輪曲線超高或者存在磨損消耗不均勻的狀態，也會極大地影響鋼軌探傷檢測的效果。3)探輪膜的破損會中斷探傷檢測過程，無法提供真實、準確、有效的檢測探傷數據，出現漏檢誤判的現象。

影響鋼軌探傷車漏檢誤判的因素，主要包括以下幾點：1)軌頭傷損。鋼軌探傷車大多集中于對軌頭中心核傷的檢測，而沒有充分利用偏斜70°探頭二次波，因而難以探測軌頭下顎部位的裂縫，也無法探傷檢測軌距角處的傷損狀態，降低核傷靈敏度，導致出現鋼軌探傷的漏檢誤判的問題。2)核傷漏檢。探傷車曲線上股軌距角處的傷損狀態難于檢測，也會出現漏檢誤判的現象，降低鋼軌探傷檢測的質量。其主要原因在于：利用二次波探測的反射量較小；鋼軌探輪的偏斜角度不合理；XF探輪聲程設置不合理；探傷車脈沖頻率較高；個別傷損報警點設置不足等。3)外部因素。檢測速度對于鋼軌探傷檢測也有影響，高速檢測狀態下的靈敏度調整要及時，否則就會難以檢出鋼軌傷損情況。同時，鋼軌軌面狀態對探傷檢測也有較大的影響，如果出現軌頭嚴重側磨、軌面裂紋、掉塊剝落、表面斜裂紋、焊筋反射等情形，就會影響對鋼軌的傷損探測，導致漏檢誤判的現象。另外，機車撒沙、軌面涂油等會導致線路不平順，導致鋼軌出現動態耦合不良的問題，容易出現鋼軌探傷漏檢誤判的現象。

3 鋼軌探傷漏檢誤判的解決辦法

3.1 改善E-core自動對中效果

由于檢測標準不一致、軌頭磨損等原因，導致鋼軌探傷漏檢誤判的現象。為此，要通過以下措施改善E-core自動對中的效果：

1)做好參數調整。要對75 kg/m鋼軌軌距角處核傷檢出，進行入射角度、偏移量的計算，可以采用在晶片根部添加1.8°的斜坡調整塊、一側安裝改進的探輪的方式，計算偏斜70°的入射角度，使探頭在不同鋼軌上保持適宜的偏角角度，經過改造和計算獲悉，當探輪70°通道偏斜角度為14°時，可以生成最佳的反射回波，確保E-core探輪始終處于鋼軌中心部位，實現對鋼軌距角處的傷損探測，減少和規避漏檢誤判的現象，提高鋼軌探傷檢測質量。

2)注重參數的平衡關系。0°通道的靈敏度調節要保持適度性和合理性，不可調節過高或過低，這是由于如果調節過高則會難以及時準確地探測縱向裂紋的傷損現象，而若調節過低則會導致失波現象的產生。同時，加大70°通道延遲會導致鋼軌近表面傷損現象無法探測的問題，因而要盡量減小70°通道延遲，并要注重控制鋼軌軌面的雜波現象。另外，要注重探測和掃查45°位置的軌腰和軌底等部分，并適當提升反射報警的靈敏度。

3)調整探輪參數。可以通過計算獲取大型鋼軌探傷車的靈敏度、反射聲壓、超聲聲程、靈敏度補償值等，調整標定不同速度的人工傷損尺寸等參數，并根據閘門內的出波狀況進行適宜的調整，減少雜波的產生。同時，在進行靈敏度調整和探輪下壓量的參數調整過程中，還要充分考慮換能器靈敏度、性噪比的差異性、各段線路的軌面不同狀態、探輪內溫度升高等因素，以較好地提升鋼軌探傷檢測的質量。另外，由于鋼軌的超聲波束傳播過程會受到聲程的影響，當聲程增加時會削弱超聲波傳播的強度，為此要對不同聲程給予相應的增益補償，以確保不同深度鋼軌中當量一致的傷損能夠獲得相等的回波強度。

3.2 優化偏斜70°探輪的機械調整

要從機械部分進行偏斜70°探輪的適宜調整和優化，具體內容主要包括以下幾方面：1)探輪對中調整。要將探輪調整并對準鋼軌軌頭的中心線，較好地實現探輪探頭換能器的聲能，探輪的一次聲束能夠直接進入到軌底部，并不會被鋼軌頭腰結合部所反射，較好地保證聲束傳播的覆蓋范圍。同時，還可以盡量減少噪聲干擾及軌距角微裂紋干擾，增強探測系統的靈敏度，能夠有效剔除軌面的雜波信號，將探輪探頭換能器的聲能入射到傷損部位，并進行聲能的有效回饋，有效探測鋼軌的傷損部位，減少鋼軌探傷漏檢誤判的現象。2)探輪調零。調整9英寸探輪專用調零架，并使0°聲帶束處于垂直向下的狀態，將0°晶片地波調整到最高，并確保最高點處的螺栓保持緊固，提升鋼軌探傷檢測的質量，減少人為影響因素，有效規避漏檢誤判的現象。3)調整探輪下壓量。要合理調整探輪探頭內角度及其下壓力，使之與軌面保持一定的范圍，根據要求可以將其調整與鋼軌保持500 mm左右的接觸面。另外，還要合理調整和校準0°界面波，使之位于20чs/格的位置，并使觸發脈沖以92чs抵達0°界面波前沿。4)調整探輪傾角。可以采用電子水平儀設備測量探輪架水平，使同側的三個探輪保持在0.2°以內。同時，要保證同側三個探輪靜態水平值相契合，必須重視對探輪架螺桿的適當調節，根據探輪架的一定間距進行適宜的水平值調整，一般來說，要對間隔300 km左右的探輪架螺桿進行檢查。

3.3 提高探傷檢測質量

1)優化標定檢測的線路。要對標定檢測的線路實施大機搗固作業，并選取平直線路安裝標定軌，使之具有良好的穩定性。在安裝中要在兩側標定軌兩端鋪設60 kg/m的過渡軌，合理調整接頭夾板的垂直與水平方向。同時，要清除鋼軌表面的銹蝕，打磨標定軌軌面，確保探測面表面與探輪保持良好的耦合度。

2)保持合理的檢測速度。要根據各個通道的曲線半徑的不同，選取合理的檢測速度，一般來說，當通道為直線時，檢測速度應當不大于75 km/h；當通道曲線半徑為600 m～800 m時，檢測速度應當不大于60 km/h；當通道曲線半徑為400 m～600 m時，檢測速度應當不大于45 km/h；當通道曲線半徑小于400 m時，則檢測速度應當不大于30 km/h。

3)檢驗探輪換能器質量。可以在超聲換能器的接觸面涂抹耦合液，使之均勻分布在鋼軌與換能器的接觸部位。同時，可以調節探傷儀的增益值，保持反射回波波高的穩定性。

綜上所述，本文通過對鋼軌探傷檢測的深入分析和研究，探析漏檢誤判的原因及影響因素，從參數調整、線路條件優化、軌面狀態合理設計、機械調整、提高檢測質量等方面入手，可以較好地減少鋼軌探傷車漏檢誤判的現象，提升鋼軌探傷檢測水平，有效規避和防范主要干線斷軌的不良現象，增加鋼軌的運行穩定性和可靠性。