滲透探傷技術在地鐵軌道檢測中的應用

張 華

中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西 太原 030000

在地鐵線路中，軌道是直接承受機車重量與各類荷載的部分，線路上的鋼軌在車輛行駛與氣候條件等多種影響下，在應用中常常受到損傷，影響地鐵的安全運行。對此，相關部門應加強探傷檢查，將滲透探傷技術應用其中，采用滲透劑、顯像劑等進行質量檢測，并及時更換受損鋼軌，使行車安全得到切實保障。

1 地鐵軌道出現常見傷損的主要原因

當前地鐵線路長度不斷增加，運營時間也不斷延長，人們對線路安全給予了高度重視，其中軌道結構安全對整體行車安全具有決定性作用。地鐵位于地下，且行車密度較大、載客量眾多、養護維修時間較短，這對軌道安全性提出了更高的要求。因為軌道結構中不同構件的壽命不盡相同，尤其在設備老化后導致安全性能急速降低，很容易發生脫軌等重大事故，所以對軌道安全性進行全面檢測十分必要。但是，當前部分城市軌道安全檢測主要在日常維護中開展，且憑借人力和小型設備完成，檢測效率與可靠性較低。

地鐵軌道出現常見傷損的主要原因如下：

（1）地鐵運營時間間隔較短、行車密度較大，使軌道受到循環反復的摩擦，鋼軌表面疲勞受損，出現表面掉塊、魚鱗紋等損傷。

（2）城市地鐵快速擴張，線路工期緊張，加上個別地區地下水豐富，一些線路的防水工程質量不達標，導致隧道漏水嚴重，甚至局部直接滴水到軌道表面，造成嚴重的軌道銹蝕。

（3）地鐵站之間的距離相對較近，車輛啟動、制動較為頻繁，車輪對軌道焊接接頭處的沖擊較大，導致接頭高低超過限定值，出現螺孔裂紋、橫縱裂紋等。

2 滲透探傷技術在地鐵軌道檢測中的應用

某地鐵受損的軌道里程為DK41+458.5～DK41+742.5，共計280m，內含車站區域與地鐵區間，且盾構和高架結構都有，地鐵軌道結構邊緣與地鐵結構間的距離最小為1.5m。該項目主要采用滲透探傷技術對地鐵軌道質量進行檢測。

2.1 技術基礎

在地鐵軌道探傷中，較為常用的方式便是滲透檢測，滲透檢測技術可利用毛細管原理對軌道表面與近表面的質量缺陷進行檢測。其技術原理為在事先處理好的檢測面上噴灑適量的滲透劑，經過一定時間后，滲透劑進入開口缺陷中，在對檢測面中間部位進行清洗后噴涂顯像劑，使質量缺陷得以確定。此種方法使用效率由被檢測材料、試劑性質、清洗水平、缺陷類型等多因素決定。

2.2 操作流程

（1）表面處理。該環節可使滲透劑進入開口缺陷中，使檢測面的油脂、銹、附著物等得以去除。預清洗分為化學和機械兩個方面，油脂、污垢、殘渣等均利用化學試劑進行清洗。在軌道探傷中，滲透檢測開展前要求被檢測面光滑干凈，特別是焊縫處要抹平，禁止存在明顯痕跡。一些表面過于粗糙則為后續清洗增加了難度，在顯像過程中可能模糊不清，影響最終效果。此外，二次打磨和滲透費時費力，還會使成本增加，降低檢測效率。對此，技術人員在滲透前應確保表面處理與相關規定充分符合，以鋼軌裂縫為例，要求操作前將清洗劑噴涂在干凈的毛巾上，再用毛巾對待測焊縫表面進行擦拭。

（2）涂刷滲透劑。根據實際情況，通過噴灑、涂抹等方式將滲透劑施加到待檢測軌道上，一般情況下，鋼軌多采用噴灑或涂刷等方式。將待測軌道的表面溫度調整至10～50℃，可利用軌道溫度檢測裝置來實現，檢測方式如圖1所示，噴灑滲透物后等待5～60min即可，對于缺陷嚴重的情況可適當延長等待時間。在實際操作中，先將滲透液噴灑到容器中，再用刷子蘸取相應量涂刷在焊縫表面。

（3）應用顯像劑。清洗是滲透檢測的核心所在，清洗操作不當會影響后續顯像清晰度；但若清洗過度，又會使部分細小缺陷中的滲透劑被全部清洗干凈，進而難以顯像。對于地鐵軌道來說，一般先用干凈的毛巾將過量的滲透劑清理干凈，再將清洗劑噴灑在毛巾上進行清洗。同時，在實際操作中待檢測焊縫的兩端均要預留淡粉色底色。在顯像劑應用中，可將濕式溶劑型顯像劑噴射到地鐵軌道中，在軌道表面產生一層薄膜。當干粉末與滲透劑接觸后，便開始正式顯像，時間在10～30min。

2.3 檢測結果

根據《焊縫的無損檢測驗收標準》（ISO 23277—2009），將檢測到的質量缺陷分為兩種類型，即線性與非線性，前者為顯示長寬比≥3，后者為長寬比＜3。通常情況下，線性缺陷以裂紋、未熔合、未焊透、鏈狀氣孔為主；非線性則以氣孔、小型弧坑裂紋為主，如表1所示。

表1 質量缺陷類型

上述兩種缺陷對軌道結構產生的危害不盡相同，在驗收標準上也有所區別。對于地鐵軌道來說，滲透檢驗標準明確指出，線性顯示長度應不超過2mm，非線性主軸尺寸應不超過6mm。值得強調的是，上述尺寸代表的是顯像尺寸，并非實際值，顯示尺寸與時間具有正比關系。對此，在滲透檢驗中規定，顯像時間為10～30min時，顯像劑干燥后便應立即計時。根據該項目顯像結果，經過滲透檢驗發現存在兩處缺陷，一處為線性缺陷，長度為5mm，超過檢驗標準中規定的小于2mm，屬于超標缺陷，應立即進行檢修處理；另一處為非線性缺陷，左右兩側的主軸尺寸分別為10mm和5mm，根據檢驗規定，左側為超標缺陷，應立即檢修處理，右側在超標界限之內，暫且無須采取修理措施。

2.4 應用要點

根據地鐵軌道焊接生產經驗，針對焊接缺陷進行修理時，滲透檢測技術的應用要點如下。

（1）在應用滲透劑和顯像劑時，一般要求軌道溫度達到10～50℃，可利用軌道溫度檢測裝置來判斷。同時，在常規滲透檢測時均要注意溫度，但對一些帶有質量缺陷的焊縫進行檢修時，滲透檢測一般會忽視溫度要求，很可能導致滲透檢測效果被大打折扣。如若軌道溫度過高，將導致滲透劑快速干化，流動性喪失，難以被顯像劑吸出。

（2）在清理缺陷的過程中，還要對被測軌道焊縫類型與結構特點進行綜合分析，待預清理后再實施滲透檢測。補焊之前的清洗工作十分關鍵，一旦清洗不夠達標，殘留在中間部位的滲透劑會導致焊接時出現氣孔，勢必要重新返修，增加人力、物力的投入。在對墊板V形接頭的處理中，需要先將焊縫中的有效熔深進行清理，利用氧乙炔火焰對缺陷處加熱烘干，這對于促進試劑揮發、避免產生氣孔作用顯著。為了避免較薄工件發生變形，還應將加熱溫度保持在60℃以下，這樣才可達到最佳檢測效果。

（3）在檢驗結束后做好清洗工作，可利用干凈的毛巾對軌道上的顯像劑進行擦拭，通常顯像劑為粉末狀物質，大多可用干毛巾擦拭干凈，然后用毛巾蘸取一定的清洗劑進行二次擦拭。不可直接將清洗劑噴灑在軌道上擦，否則會使顯像劑變成膏體，增加清理難度，通常對軌道中間的清洗利用帶有清洗劑的毛巾。

（4）引進更加先進的探傷設備。當前，地鐵線路網絡不斷延伸，里程和范圍逐漸擴大，單純依靠人工完成滲透探傷工作效率較低，且不具備經濟性，需要引入先進的探傷設備，如大型探傷車等，使探傷工作更加精準專業、自動高效，這也是軌道探傷后期發展的主要方向之一。

3 結束語

綜上所述，在地鐵長期運行中，軌道在多次磨損、天氣因素等影響下出現老化損傷等情況不可避免，會對行車安全構成較大威脅。對此，線路維修管理人員應積極引入滲透探傷技術，通過表面處理、涂刷滲透劑與顯像劑等方式，使軌道質量缺陷的位置與類型得以明確，并采取有效措施加以解決。在實際操作中，還應保障軌道溫度要求，對被測軌道焊縫類型與結構特點進行綜合分析，檢驗結束后要做好清洗工作，由此提高探傷檢修效率，保障地鐵正常運營。