重載鐵路鋼軌探傷車漏檢軌頭核傷的原因和應(yīng)對(duì)措施

張弛

（中國鐵路呼和浩特鐵路局集團(tuán)有限公司集寧工務(wù)段，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000）

目前鋼軌探傷車在國內(nèi)普速鐵路及高速鐵路得到廣泛應(yīng)用。由于受探傷車能力限制、車下機(jī)械架構(gòu)調(diào)整不到位、檢測參數(shù)設(shè)置不合理、線路及鋼軌狀態(tài)不良等內(nèi)外部因素影響，鋼軌探傷車陸續(xù)產(chǎn)生漏檢傷損的問題。

一、鋼軌軌頭核傷的特點(diǎn)及其危害

軌頭橫向疲勞裂紋俗稱軌頭核傷，簡稱核傷。一般出現(xiàn)在距踏面8～12 mm和距內(nèi)側(cè)5～10mm處，其方向與鋼軌縱剖面接近垂直，對(duì)踏面多有10°～25°傾角（單行線）或接近垂直（復(fù)行線）。核損傷分為白核和黑核，多發(fā)生在軌頭。其形成的主要原因是鐵路本身存在缺陷如白點(diǎn)、氣泡、非金屬夾雜，列車反復(fù)荷載作用下，這些微小的裂縫疲勞源逐漸擴(kuò)展到形成一個(gè)點(diǎn)(核)，當(dāng)沒有接觸外面的空氣，帶著點(diǎn)點(diǎn)光滑疲勞和光亮的表面，通常變成白色核;當(dāng)這一疲勞斑發(fā)展到軌頭表面并被進(jìn)入的水蒸氣氧化時(shí)，稱為黑核。核損傷是鋼軌最危險(xiǎn)的疲勞缺陷之一，它會(huì)導(dǎo)致鋼軌橫向斷裂。在西方國家，無縫線路是主要的鐵路線路，鐵路缺陷主要是核損傷。當(dāng)核損害面積超過軌頭面積的30%時(shí)，大多數(shù)國家要求更換軌道。鋼軌漏檢的第一個(gè)原因是儀器的不足，該儀器在檢測接頭或焊接附件缺陷時(shí)，其波形表現(xiàn)出失組織，即既有焊棒回波又有缺陷回波，還有夾雜魚鱗傷回波，客觀地反映了識(shí)別困難的問題。二是操作人員和操作規(guī)范的問題，現(xiàn)場的檢測不強(qiáng)調(diào)站內(nèi)的波形分析，將損壞的回波誤認(rèn)為正常的回波。

二、軌頭核傷的原因和應(yīng)對(duì)措施

各國對(duì)核傷均采用折射角為65°～70°的超聲橫波探頭進(jìn)行探傷。我國根據(jù)核傷多出現(xiàn)在軌頭內(nèi)側(cè)上角的特點(diǎn)，多年來探傷儀一直采用二次波法，即將探頭向內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)14°～20°，利用經(jīng)軌顎反射后的二次波進(jìn)行檢測。但這些年也逐漸增加了中心直打70°（探頭向內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)0°）探傷檢測通道。我國和歐美的探傷車采用直打70°通道一次波、偏斜70°通道（向內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)14°～20°）一次波和二次波進(jìn)行檢測。線路軸重大的前蘇聯(lián)曾經(jīng)采用內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)35°的一次波檢測法。

（一）核傷產(chǎn)生原因。鋼軌在生產(chǎn)過程中，鋼軌軌頭可能存在白點(diǎn)、氣泡和非金屬雜質(zhì)等。這樣鋼軌在使用過程中，在機(jī)車車輛的強(qiáng)力沖擊作用下，細(xì)微的白點(diǎn)、氣泡和非金屬雜質(zhì)逐漸擴(kuò)大，形成斷面平坦光亮的白核。白核發(fā)展至軌面時(shí)受氧化，逐漸發(fā)展成為黑核。鋼軌軌頭踏面在輪軌接觸力反復(fù)沖擊下，形成鋼軌表面的魚鱗傷（表面細(xì)裂紋），由于疲勞向下擴(kuò)展?jié)B透，產(chǎn)生軌頭核傷或表面掉塊。核傷主要出現(xiàn)在鋼軌軌頭內(nèi)側(cè)、鋼軌小腰及受沖擊力大的部位。

（二）大型鋼軌探傷。大型鋼軌探傷車采用超聲波探測輪方式探傷。每個(gè)探測輪有3個(gè)70°芯片，聲波束進(jìn)入軌道的折射角約為70°。進(jìn)入鋼軌的超聲波束擴(kuò)散角大，對(duì)核損傷方向不敏感，但可以發(fā)現(xiàn)縱向損傷。檢測系統(tǒng)發(fā)出的超聲波最大密度為每車輛移動(dòng)1/16英寸。隨著車速的增加，為了使檢測系統(tǒng)有足夠的時(shí)間來處理回波信息，必須降低檢測密度(每英寸發(fā)射的脈沖數(shù))。當(dāng)車速逐漸增加時(shí)，檢測系統(tǒng)將傳輸脈沖間隔切換為1.6mm(1/16英寸)、3.2mm(2/16英寸)、4.8mm(3/16英寸)和6.4mm(4/16英寸)，缺陷位置分辨率仍為1.6mm(1/16英寸)。

（三）核損傷B型圖分析。（1）標(biāo)準(zhǔn)軌頭母材核損傷B型圖。原則斯佩鋼軌探頭的企業(yè)和70°的折射，折射波只鋼軌的核事故中檢測系統(tǒng)傷害坡度，深思熟慮的決定核可的B型圖。B型核損傷在基本金屬中軌頭，在那里可以看到在基本金屬中核損傷有一定彎曲角度，這與車輛撞擊的軌道上行進(jìn)。（2）曲線段表面裂紋鋼軌B型核損傷圖分析。軌道檢查車在K80+693的湘嶼線探測到一個(gè)軌道核損傷，可以看出鋼軌表面有細(xì)小的裂紋。工程段采用上夾板進(jìn)行核損傷，夾板螺釘孔上方還有一處核損傷。現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，鐵路在曲線上的檢測，有很多不錯(cuò)的表面裂紋，鐵路曲線半徑，措施膠合板、膠合板終端接觸彎曲產(chǎn)生應(yīng)力集中，乘火車車輪和夾板終端軌頭當(dāng)剪切力，會(huì)導(dǎo)致軌面裂縫的發(fā)展，產(chǎn)生新的核子損害，膠合板不是新的核形成保護(hù)。通過小型探傷儀發(fā)現(xiàn)，新的核損傷已經(jīng)穿透了軌頭，并立即對(duì)軌進(jìn)行了更換。（3）核損害分析與建議。當(dāng)軌面曲線上有細(xì)裂紋,軌頭發(fā)現(xiàn)核子損害,建議不要采取上夾板措施,上夾板將產(chǎn)生新的損傷之外的夾板,危及安全的開車,最好是直接取代鐵路。檢查軌道檢查車數(shù)據(jù)，分析上夾板軌道損傷B型圖，觀察夾板兩端是否有新的損傷。如發(fā)現(xiàn)，應(yīng)立即通知工程部重新調(diào)查，防止鋼軌斷裂事故的發(fā)生。

三、探傷車與探傷儀對(duì)軌頭核傷檢測的對(duì)比分析

（一）人工傷損檢測能力對(duì)比。考慮到探傷車是動(dòng)態(tài)檢測，檢測靈敏度會(huì)降低間隔采樣和自動(dòng)識(shí)別的損傷,和識(shí)別靈敏度需要補(bǔ)償6dB(當(dāng)測試計(jì)算的基礎(chǔ)上增加6 dB校準(zhǔn)靈敏度最低，探傷車將形成一個(gè)三分連續(xù)報(bào)警反射速度最高的檢測，可以有效地識(shí)別)。此時(shí)，檢測車輛與檢測器的靈敏度相同。但現(xiàn)場檢測過程中，由于探傷車高速運(yùn)行，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)耦合、鋼軌表面條件差、自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)差、電路干擾無法得到充分補(bǔ)償，達(dá)到3～6dB。因此，經(jīng)過高速檢測和自動(dòng)識(shí)別后，探傷車的檢測靈敏度比探傷車低3～6dB。

（二）正常軌道形狀下的大軌道頭核損傷。對(duì)于較大的軌頭核損傷，探傷車輛會(huì)出現(xiàn)多道反射，探傷儀在某一通道會(huì)產(chǎn)生明顯的行波損傷。在道岔核損傷檢測中，可以有效地檢測車輛和探測器。

（三）正常情況下，鋼軌形狀傾向于較小的垂直軌頭。對(duì)于垂直的小軌頭核損傷，可以有效檢測到探傷車的直接沖擊GC70°，而無法有效檢測到撓度70°，無法有效檢測到探傷車之前的探傷車檢測。

結(jié)語：

采用大型鋼軌探傷車進(jìn)行鋼軌探傷，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼軌損傷并采取相應(yīng)對(duì)策，有效防止鋼軌斷裂的發(fā)生。測試設(shè)備應(yīng)在測試線上檢測和復(fù)檢，使用小型檢測儀器對(duì)損傷進(jìn)行判斷、分析和比較。為了適應(yīng)鐵路發(fā)展的需要，鐵路巡檢車輛的分析能力需要不斷提高，盡量規(guī)避漏檢傷損的問題。