無縫線路鋼軌探傷探討

宋文濤

摘? ?要：該文將對無縫線路鋼軌探傷進行探討，主要從鋼軌的焊縫、母材兩方面對鋼軌產(chǎn)生的影響進行分析，闡述了母材尺寸、型號、線路曲線、溫度等多方面的影響，在此基礎(chǔ)上結(jié)合實踐工作經(jīng)驗，利用專業(yè)知識調(diào)整鋼軌探傷周期，從而實現(xiàn)探傷組織結(jié)構(gòu)的最優(yōu)解，確保鋼軌設(shè)備運行的安全性和穩(wěn)定性，并對制定及調(diào)整無縫線路鋼軌探傷周期的對策提供了幾點建議。

關(guān)鍵詞：無縫線路? ?鋼軌探傷? ?探傷周期? ?探討

中圖分類號：U213.4? ? 文獻標識碼：A

Abstract： This paper will discuss the flaw detection of CWR rail， mainly analyze the influence of the weld and base metal of the rail on the rail， and elaborate the influence of the base metal size， model， track curve， temperature and other aspects. On this basis， combined with practical work experience， use professional knowledge to adjust the flaw detection cycle of rail， so as to realize the optimal solution of flaw detection organization structure， This paper ensures the safety and stability of rail equipment operation， and provides some suggestions for formulating and adjusting the flaw detection cycle of CWR rail.

Key Words： CWR; Rail flaw detection; Flaw detection cycle; Discuss

現(xiàn)階段，在軌道施工結(jié)構(gòu)中無縫線路已經(jīng)成為了主要現(xiàn)代化技術(shù)，但是由于常年承載著運輸工作，鋼軌出現(xiàn)損傷的問題較為嚴重，為列車運行帶來安全隱患。為此，保證列車安全運行就需要基礎(chǔ)處理軌道損傷。影響軌道的因素有很多種，應(yīng)當根據(jù)實際情況，適當調(diào)整軌道探傷周期，促使列車行駛的安全。

1無縫線路鋼軌探傷的影響因素

1.1焊縫的影響

無縫線路一般應(yīng)用在鋼軌之間的鏈接，是通過焊接的方式促使鋼軌與鋼軌之間相連接，是組成電氣化鐵路的一個主要部分。現(xiàn)階段，鋼軌焊接方式只要有鋁熱焊、閃光焊、氣壓焊這3種方式，其中鋁熱焊是使用最廣泛的一種焊接方式。在應(yīng)用鋁熱焊接的過程中，對焊接工藝和工作人員專業(yè)技能具有較高的要求，焊接過程中，工作人員焊接操作水平、焊接溫度、密貼閉合空間不嚴密等因素都會造成焊接工作出現(xiàn)各種問題，常見的焊接缺陷有氣孔、夾渣、裂縫、表面凹凸不平等，這些問題的存在都會為后期列車使用帶來安全隱患。完成焊接步驟以后，焊接口處會留有一定形狀的焊筋，這就需要工作人員對其進行打磨，只有經(jīng)過打磨并且符合列車通行以后才允許投入使用。隨著使用時間的不斷增加，焊縫位置的鋼軌呢不很容易存在生疲勞裂紋的安全隱患，為此需要對其進行探傷工作，一般情況下，對鋼軌的探傷范圍起始于焊縫，沿著焊縫兩側(cè)向延伸200 mm，該范圍內(nèi)就是探傷檢測工作中的主要位置。鋼軌焊接采用鋁熱焊縫方式的，探傷周期通常情況下是180天，開展探傷工作一般采用超聲波儀器進行檢測。另外，針對鋼軌曲線階段和重載地段采用焊接方式連接的，應(yīng)當合理地對探傷周期進行調(diào)整，適當縮短探傷周期[1-2]。

1.2母材的影響

1.2.1尺寸方面

無縫線路鋼軌在使用過程中會受到各種因素影響，比如：軌道結(jié)構(gòu)、線路幾何尺寸等都會影響到線路鋼軌狀態(tài)，在列車行駛過程中，會對鋼軌產(chǎn)生一定的沖擊，進而導致鋼軌產(chǎn)生微小的形變，并且列車帶來的荷載力也會對鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生影響，而這個影響的程度與鋼軌尺寸、受力面積、截斷面等位置有關(guān)[3]。為此，需要對鋼軌受力范圍和受力點進行精準可靠的測算，基于此，制定出合理的探傷周期。在列車經(jīng)過以后，所產(chǎn)生的應(yīng)力到達鋼軌內(nèi)部后，鋼軌受到應(yīng)力的方式有動應(yīng)力、接觸應(yīng)力、附加應(yīng)力、殘余應(yīng)力等，并且線路鋼軌會應(yīng)用在各種環(huán)境中，由于環(huán)境的不同鋼軌也會受到各種溫度應(yīng)力的影響，鋼軌的受理范圍、內(nèi)部損傷應(yīng)力特征等帶來的影響具體見表1。

1.2.2型號方面

就目前來說，我國鋼軌應(yīng)用較為廣泛的是43 kg/m、50 kg/m、60 kg/m型號，通常情況下鋼軌使用剛度可以隨著鋼軌型號增加不斷提升。當列車通過的時候，在鋼軌和車輪接觸面會產(chǎn)生剪應(yīng)力，隨著時間的累計剪應(yīng)力會對鋼軌造成一定的影響，嚴重時將會導致鋼軌出現(xiàn)彎曲變形的問題，鋼軌形變也存在著一定的規(guī)律，鋼軌形變量會隨著鋼軌剛度增加而逐漸降低，形變量也就越小，對鋼軌的傷害也越小。

1.2.3螺孔受力方面

沿著鋼軌接頭向兩側(cè)各延伸3 m，在此范圍內(nèi)列車經(jīng)過會對車輪和鋼軌接觸面產(chǎn)生較大的應(yīng)力，分別是剪應(yīng)力好和正應(yīng)力，剪應(yīng)力會沿著鋼軌斷面縱向傳遞，正應(yīng)力會沿著鋼軌橫向傳遞，剪應(yīng)力和正應(yīng)力會在軌腰處匯集，導致在螺孔部位形成一種集中的應(yīng)力。鋼軌長期受到兩種應(yīng)力的反復作用，就會在螺孔出形成是疲勞損傷，進而出現(xiàn)細微的裂痕，細痕會隨著時間退役快速擴展，根據(jù)力學傳遞規(guī)律來說，第一螺孔受到的應(yīng)力最大，影響也最大，第二個螺孔相對小一些，由此可知，細紋逐漸發(fā)展成了表面缺陷時，螺孔受力呈現(xiàn)出一條正線和一條法線，將螺孔受力面沿著逆時針方向劃分成第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限。并且縱向裂紋將會成為Ⅱ、Ⅳ象限裂紋，橫向裂紋將會成為Ⅰ、Ⅲ象限裂紋，若是不及時采取措施補救，任其發(fā)展將會導致鋼軌斷裂的情況[4]。

1.2.4線路曲線方面

為保障鋼軌的使用能夠滿足生活生產(chǎn)需求，鋼軌的組成是由直線和曲線部分組成。就縱向沖擊力來說，列車在曲線軌道上與直線軌道相比較，接觸面所受到的沖擊力比較高。并且，為了保證列車可以平穩(wěn)度過彎道，曲線部位應(yīng)當外側(cè)軌道高于內(nèi)側(cè)軌道，保持列車平穩(wěn)通過彎道。這種設(shè)計理念下，列車通過時由于慣性的影響，會對鋼軌產(chǎn)生一定的彎曲應(yīng)力，這種彎曲應(yīng)力很容易造成鋼軌軌頭內(nèi)部損傷，也就是人們常說的核傷，列車在彎曲階段產(chǎn)生的彎曲力隨著型號的增加而減少，但是鋼軌的型號與產(chǎn)生的核傷之間不形成規(guī)律，呈現(xiàn)隨意分布狀態(tài)。

1.2.5溫度方面

線路鋼軌由于會應(yīng)用到各種環(huán)境中，面對不同環(huán)境產(chǎn)生的溫度應(yīng)力影響也不同，由于鋼軌材質(zhì)自身的性質(zhì)，在外界溫度發(fā)生改變時，會隨著溫度產(chǎn)生一定的變化。當外界出現(xiàn)高溫、低溫、溫度突然變化的情況時，會加快鋼軌受傷程度，而這種溫度影響最大的是我國北方城市，尤其是在冬季階段，鋼軌損傷程度比較嚴重。為此，在北方地區(qū)入冬和春融時期，將會是軌道探傷工作的重點時間節(jié)點。

1.2.6其他方面

除上述主要路段外，還存在一些比較特殊的路段對鋼軌也會產(chǎn)生一定的影響，比如：隧道、橋梁、涵洞等一些特殊路段，應(yīng)當根據(jù)實際情況，制定具有針對性的鋼軌探傷周期，以此保證軌道安全使用。

2? 制定及調(diào)整無縫線路鋼軌探傷周期的建議

一般情況下，軌道探傷中采用超聲探傷，每年探傷次數(shù)應(yīng)當超過7次，其中每個季節(jié)1次，冬季和春季期間沒個月進行1次探傷，通常探傷周期分為正常運行期、大修初期、超大修3種周期，根據(jù)實際情況適當進行調(diào)整，可以從以下幾個方面開展：第一，由于受到人力、物力的限制，不斷增加探傷次數(shù)，減少探傷周期的方法，并非是軌道探傷檢測的最佳方式，探傷過程中最主要的應(yīng)當是找到軌道關(guān)鍵點，在制定軌道探傷周期的過程中，應(yīng)當將軌道承載的運行量作為基本要素進行制定[5]。第二，就冬季軌道探傷而言，基于上述基本原則上，應(yīng)當對橋梁、隧道、長大坡道、接頭區(qū)域、第一螺孔、小半徑曲線的鋼軌接頭焊縫兩側(cè)各延伸100 mm范圍等重點位置適當增加探測次數(shù)，縮短探測周期，反之常溫階段可以適當延長探傷周期，但是在比較燃熱的夏季需要對重點區(qū)域提高探傷次數(shù)。第三，在軌道中，如果采用無縫線路氣壓焊接方式堆積的探傷次數(shù)相對于鋁熱焊接次數(shù)可以適當減少，鋼軌型號采用60 kg/m的階段，可以根據(jù)比鋪設(shè)50 kg/m的軌道型號減少30%注定探傷周期同時確保探傷效果。第四，充分利用基層力量，就軌道重點區(qū)域階段，在季節(jié)明顯變化期間，加大探傷工作周期和監(jiān)測工作，使其形成動態(tài)管理[6]。

3? ?結(jié)語

綜上所述，軌道探傷工作對軌道正常運行起到至關(guān)重要的作用，軌道使用過程中，會受到焊縫、母材等方面的影響，常溫情況下對軌道探傷通常要求一個季度1次，特殊季節(jié)可適當縮短或延長探傷周期，找到軌道容易出現(xiàn)損傷的關(guān)鍵點，結(jié)合實際情況，根據(jù)相關(guān)標準要求調(diào)整探傷周期，保證列車行駛安全性。

參考文獻

[1] 劉曉衛(wèi)，歐陽珉路，周劍華，等.鋼軌軌頭探傷不合原因分析[J].武漢工程職業(yè)技術(shù)學院學報，2021，33（3）：18-20.

[2] 李培，石永生，張玉華，等.鋼軌探傷車對鋼軌焊縫缺陷的檢測能力[J].無損檢測，2021，43（4）：1-4.

[3] 郭江龍.大型鋼軌探傷車在朔黃鐵路的優(yōu)化和運用[J].技術(shù)與市場，2021，28（1）：94-95.

[4] 口鑫.鐵路無縫線路的養(yǎng)護維修探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2019（21）：102-103.

[5] 靳芮嫚.淺談無縫線路鋼軌探傷周期[J].中小企業(yè)管理與科技，2019（3）：158-159.

[6] 徐鵬.基于沖擊拉伸原理的無縫鋼軌應(yīng)力放散方案研究與裝置設(shè)計[D].南昌：南昌大學，2020.