滲透探傷技術(shù)在地鐵軌道檢測中的應(yīng)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(yīng)用中常常受到損傷，影響地鐵的安全運行。對此，相關(guān)部門應(yīng)加強探傷檢查，將滲透探傷技術(shù)應(yīng)用其中，采用滲透劑、顯像劑等進行質(zhì)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(xiàn)常見傷損的主要原因

當(dāng)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(jié)構(gòu)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(yǎng)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(jié)構(gòu)中不同構(gòu)件的壽命不盡相同，尤其在設(shè)備老化后導(dǎo)致安全性能急速降低，很容易發(fā)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(dāng)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(shè)備完成，檢測效率與可靠性較低。

地鐵軌道出現(xiàn)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(huán)反復(fù)的摩擦，鋼軌表面疲勞受損，出現(xiàn)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(qū)地下水豐富，一些線路的防水工程質(zhì)量不達標(biāo)，導(dǎo)致隧道漏水嚴(yán)重，甚至局部直接滴水到軌道表面，造成嚴(yán)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(dǎo)致接頭高低超過限定值，出現(xiàn)螺孔裂紋、橫縱裂紋等。

2 滲透探傷技術(shù)在地鐵軌道檢測中的應(yīng)用

某地鐵受損的軌道里程為DK41+458.5～DK41+742.5，共計280m，內(nèi)含車站區(qū)域與地鐵區(qū)間，且盾構(gòu)和高架結(jié)構(gòu)都有，地鐵軌道結(jié)構(gòu)邊緣與地鐵結(jié)構(gòu)間的距離最小為1.5m。該項目主要采用滲透探傷技術(shù)對地鐵軌道質(zhì)量進行檢測。

2.1 技術(shù)基礎(chǔ)

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(shù)可利用毛細管原理對軌道表面與近表面的質(zhì)量缺陷進行檢測。其技術(shù)原理為在事先處理好的檢測面上噴灑適量的滲透劑，經(jīng)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(zhì)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(zhì)、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(huán)節(jié)可使?jié)B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(yù)清洗分為化學(xué)和機械兩個方面，油脂、污垢、殘渣等均利用化學(xué)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(xù)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(shù)人員在滲透前應(yīng)確保表面處理與相關(guān)規(guī)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(jù)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(diào)整至10～50℃，可利用軌道溫度檢測裝置來實現(xiàn)，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(yán)重的情況可適當(dāng)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(yīng)量涂刷在焊縫表面。

（3）應(yīng)用顯像劑。清洗是滲透檢測的核心所在，清洗操作不當(dāng)會影響后續(xù)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(yù)留淡粉色底色。在顯像劑應(yīng)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(chǎn)生一層薄膜。當(dāng)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(jié)果

根據(jù)《焊縫的無損檢測驗收標(biāo)準(zhǔn)》（ISO 23277—2009），將檢測到的質(zhì)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(zhì)量缺陷類型

上述兩種缺陷對軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的危害不盡相同，在驗收標(biāo)準(zhǔn)上也有所區(qū)別。對于地鐵軌道來說，滲透檢驗標(biāo)準(zhǔn)明確指出，線性顯示長度應(yīng)不超過2mm，非線性主軸尺寸應(yīng)不超過6mm。值得強調(diào)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(guān)系。對此，在滲透檢驗中規(guī)定，顯像時間為10～30min時，顯像劑干燥后便應(yīng)立即計時。根據(jù)該項目顯像結(jié)果，經(jīng)過滲透檢驗發(fā)現(xiàn)存在兩處缺陷，一處為線性缺陷，長度為5mm，超過檢驗標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的小于2mm，屬于超標(biāo)缺陷，應(yīng)立即進行檢修處理；另一處為非線性缺陷，左右兩側(cè)的主軸尺寸分別為10mm和5mm，根據(jù)檢驗規(guī)定，左側(cè)為超標(biāo)缺陷，應(yīng)立即檢修處理，右側(cè)在超標(biāo)界限之內(nèi)，暫且無須采取修理措施。

2.4 應(yīng)用要點

根據(jù)地鐵軌道焊接生產(chǎn)經(jīng)驗，針對焊接缺陷進行修理時，滲透檢測技術(shù)的應(yīng)用要點如下。

（1）在應(yīng)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(guī)滲透檢測時均要注意溫度，但對一些帶有質(zhì)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(dǎo)致滲透檢測效果被大打折扣。如若軌道溫度過高，將導(dǎo)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(jié)構(gòu)特點進行綜合分析，待預(yù)清理后再實施滲透檢測。補焊之前的清洗工作十分關(guān)鍵，一旦清洗不夠達標(biāo)，殘留在中間部位的滲透劑會導(dǎo)致焊接時出現(xiàn)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(fā)、避免產(chǎn)生氣孔作用顯著。為了避免較薄工件發(fā)生變形，還應(yīng)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(jié)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(zhì)，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(shè)備。當(dāng)前，地鐵線路網(wǎng)絡(luò)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(jīng)濟性，需要引入先進的探傷設(shè)備，如大型探傷車等，使探傷工作更加精準(zhǔn)專業(yè)、自動高效，這也是軌道探傷后期發(fā)展的主要方向之一。

3 結(jié)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(xiàn)老化損傷等情況不可避免，會對行車安全構(gòu)成較大威脅。對此，線路維修管理人員應(yīng)積極引入滲透探傷技術(shù)，通過表面處理、涂刷滲透劑與顯像劑等方式，使軌道質(zhì)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(yīng)保障軌道溫度要求，對被測軌道焊縫類型與結(jié)構(gòu)特點進行綜合分析，檢驗結(jié)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。