淺談對接頭范圍假象波和膠接絕緣接頭裂紋的認識

徐建明

國能朔黃鐵路發展有限責任公司，河北肅寧，062350

0 引言

在日常的鋼軌探傷檢測當中會出現各種各樣假象波的信號，我們現有的鋼軌探傷儀有兩個37°探頭通道，用于對鋼軌軌腰投影范圍內裂紋的檢測。在日常母材探傷作業過程中，探傷工常常會遇到在軌腰和軌底區域出現的非裂紋引起的假象回波，一般我們稱這些假象波為干擾波。干擾波給我們的探測和判傷過程中的定量和定位帶來較大的困擾，不僅影響探傷作業效率，甚至會造成錯判和漏判[1]。作為一名優秀的鋼軌探傷工一定要能清楚地分辨和認識各種波形以免誤判。

1 37°探頭假象回波

1.1 異常孔回波

鋼軌軌腰部位除了正常螺孔外，還存在導線孔、多孔、大小孔、套孔、卷邊孔、氣割孔等異常孔，除導線孔可能存在正線區間內外，其余孔大多存在于岔區范圍內。這些異常孔給探傷工帶來了很大的干擾，各種異常孔的出波形式各不相同，部分異常波也會引起軌腰傷損的產生，在探測過程中應該認真校對和檢查，如圖1、圖2所示。

圖1 氣割孔外觀

圖2 氣割孔波形圖

辨別方法：

（1）普通導線孔可以利用目視的方法進行辨別。

（2）多孔、大小孔、套孔出波形式與螺孔裂紋波極為相似，可以利用0°探頭鑒別，但是遇到水平狀的裂紋也無法全部排除。可以通過拆檢的方式來確定是否存在裂紋和異常孔。

（3）卷邊孔、氣割孔出波雜亂可以利用波形走勢和拆檢確認兩種方法進行辨別。

（4）無論屬于哪種異常孔，在拆檢完畢后均應在附近部位利用白鉛油做好標記和記錄，方便下一周期的探測對比。

1.2 倒打螺孔波

當37°探頭靠近軌端一定距離時，超聲波經鋼軌端面反射至螺孔，形成回波被儀器接收，稱為倒打螺孔波。倒打螺孔波的出波位置主要和一孔與鋼軌端面的距離、鋼軌端面的垂直度有關。常見的出波形式（以75kg/m鋼軌為例），37°通道在5.5～5.8格左右產生，B型在正常螺孔波邊緣靠下顯示，與正常螺孔波成交替出現，當一孔與鋼軌端面的距離或者鋼軌端面的垂直度有偏差時，會出現倒螺孔波后移的現象，容易誤認為成一孔向軌端方向下斜裂紋，注意分辨倒打螺孔波為對側接頭出波并非B顯位置出波[2]。

1.3 螺栓反射波

由于部分短軌接頭螺栓與鋼軌母材長時間在列車荷載的作用下會越來越密貼，鋼軌探傷儀在探測螺孔位置時會有一波分聲束在密貼部位打到螺栓的對側，在5.0～5.3格左右顯示回波（聲程比正常螺孔波偏大）。另外一部分主聲束會在正常螺孔位置顯示回波，在4.3～4.8格左右顯示，由于螺栓桿與鋼軌螺孔密貼的部位不確定，容易被誤認為螺孔上斜裂紋波或下斜裂紋波。

辨別方法：

（1）螺栓反射回波與正常螺孔回波在B顯上會同時出現、同時消失。

（2）可以通過手工拆檢螺栓的方式確認，當螺栓桿抽出或者松動時，螺栓反射波會減弱或者消失。

1.4 鋼軌爐號回波

在區間正線探測時，為了更好地發現傷損，探傷工常常采用較高的探傷靈敏度，由于鋼軌軌腰部位廠家會打鋼印爐號，當鋼軌廠家爐號刻印較深時，探傷工采用的探傷靈敏度又較高的情況下會在鋼軌大腰或者小腰部位軌腰產生37°出波，波形在6.0格左右顯示。此類波形容易被探傷工誤認為鋼軌軌腰部位裂紋。

辨別方法：

（1）此類波形常常會出波較弱，位移較短。

（2）當探傷儀發現此類波形的時候，探傷工可以利用鋼尺進行定位，目視確認為鋼軌爐號部位。

1.5 軌底銹蝕回波

鋼軌在線時間較長后會在軌底部位產生銹蝕，尤其是軌枕上方的鋼軌軌底銹蝕一般更為嚴重，探傷工探測到該部位時會在軌底部位產生37°探頭回波，在9.5～9.8格左右顯示，經常被誤認為軌底橫向裂紋回波，由于鋼軌軌底橫向裂紋發展速度快，造成斷軌的可能性極大，探傷工遇到這種波形時通常會采用多種方式進行儀器復核校對和手工檢查[3]。

辨別方法：

（1）鋼軌軌底銹蝕回波由于成面積狀，通常會在B顯軌底部位成片出現，并且出波強度較弱，出波位移較短；軌底橫向裂紋呈垂直趨向，通常會在B顯軌底部位出現單通道或者雙通道37°回波，并且出波強度較強，出波位移較長。

（2）可以利用強光手電與檢查鏡進行手工檢查，如有油泥覆蓋可以利用探傷儀工具箱中的油泥鏟進行清除后再手工檢查確認。當遇到軌底劃痕和疑似軌底橫向裂紋，探傷工無法確認時，可通知所在工務工隊進行打磨確認。

2 膠接絕緣接頭裂紋回波

2.1 膠接絕緣接頭軌頭下顎水平裂紋

膠接絕緣接頭會因膠接形成擠壓應力，膠接材料具有一定的腐蝕性，如果鋼軌表面有劃痕或鉆孔后不倒棱會形成細小腐蝕性裂紋，在列車荷載作用下逐步發展成開口裂紋。此類裂紋在膠接接頭軌頭下顎、鋼軌軌端、螺孔部位都有發生，應引起重視。如圖3、圖4所示。

圖3 膠接絕緣接頭軌頭下顎水平裂紋外觀

圖4 膠接絕緣接頭軌頭下顎水平裂紋波形圖

2.2 膠接絕緣接頭軌頭軌端單側水平裂紋

現使用的是廠制膠接絕緣接頭：①在制造過程中膠接拉緊工裝或壓緊工裝力度不夠，膠接絕緣接頭在加熱制作時發生熱膨脹，鋼軌與工裝發生相對滑移，冷卻后回彈幅度不足，引起軌縫變化；②由于膠接絕緣接頭都使用在無縫線路上，無縫鋼軌要承受巨大的溫度力，所以在溫度力與列車荷載等作用下逐步發展成開口裂紋。此類裂紋在膠接接頭軌頭下顎、鋼軌軌端、軌腰部位都有發生，應引起重視。如圖5所示。

圖5 膠接絕緣接頭軌頭軌端單側水平裂紋外觀

2.3 膠接絕緣接頭螺孔裂紋

由于委外施工監管不嚴導致大部分接頭鉆孔后未進行倒棱即進行了膠接，容易形成應力集中，加之接頭養護不良而產生螺孔裂紋，且初期多為單側裂紋，因此探傷至此一定要慢走細看，注意前后37°探頭在軌面位置，以利于短小的單側裂紋及早發現。

2.4 分析原因

（1）膠接絕緣接頭是岔區鋼軌接頭薄弱部位之一，車輪作用在鋼軌接頭上的最大慣性力要比其他部位大60%左右，在高密度重載萬噸列車的沖擊力下容易產生傷損。

（2）膠接絕緣接頭膠接時，膠液在化學反應的過程中溫度在121～135℃之間，在制造過程中由于溫度的變化在鋼軌內部會形成應力，在列車重復荷載作用下由于沖擊力過大而引起裂紋的產生。

（3）膠接接頭裂紋與常見的鋼軌裂紋不同點在于，腐蝕性裂紋呈曲線狀且開口縫隙較大，有的甚至出現多個方向、多條不規則腐蝕性裂紋，裂紋長度長短不一，初期探傷很難檢測發現，在列車荷載的作用下逐漸向軌腰內部發展，深度達到5mm時探傷儀才能檢測到傷損，因膠結接頭拆檢困難，一般在天窗點內拆檢確認。

突破傳統的探傷靈敏度確定方式，創新探傷耦合方法，提升儀器的功能效率，化解鋼軌探傷難點，是擺在我們面前的一個問題[4]。

2.5 采取措施

（1）嚴格落實鋼軌探傷周期。按照月度探傷計劃合理地調整技術力量搭配，集中探傷骨干對岔區探測。針對岔區膠接絕緣接頭傷損頻發的現象，總結傷損規律。探傷儀檢修保養嚴格按照《鋼軌探傷管理規則》第三章第二節第二十四條執行，執機過程中嚴格按照“接頭（焊縫）站、小腰慢、大腰勻速探、重點部位正反探”的要求執行。嚴格卡控探傷走形速度，普通線路地段一般不大于2km/h；無縫線路地段一般不大于3km/h；岔區地段一般不大于1km/h。

（2）重視現場作業過程中的探傷靈敏度的及時調整和修正，在鋼軌接頭部位掃查正常螺孔時，波幅達到80%，增益14dB以上，保證在鋼軌表面耦合不好的情況下可以正常探測出螺孔裂紋回波。

（3）加強岔區作業的檢查，由于岔區接頭較多，是軌腰和軌底傷損的多發區，在探傷過程中嚴格執行岔區檢查有關規定，對道岔范圍內尖軌部位正反探測、放慢走行速度、重點部位加強手工檢查，確保傷損的有效檢出。

（4）注意異常波形的分析，遇到以上異常波形不要盲目定論和判傷，應該采用多種方式進行復核校對。將可能出現的干擾情況利用雙機校對、手工檢查、夾板拆檢、打磨等方式進行排除。在不能排除又未達到傷損標準的處所應該用白鉛油在鋼軌上做好標記，方便下一周期的探測。對該處所進行加強校對和對比分析，加強近期數據的對比，利用數據的走勢變化來綜合分析[5]。

（5）對儀器進行日常保養后每次要測試37°探頭的缺陷檢出能力，根據鋼軌軌面狀態適當對靈敏度進行修正，確保37°探頭靈敏度正常。在作業過程中應執行膠接絕緣接頭正反向探測，確保能夠發現單側裂紋[6]。

（6）發現膠接接頭可疑出波時，要手持37°探頭校對，利用0°探頭輔助判傷，且注意橫向移動探頭，便于發現早期裂紋。

（7）鋼軌探傷數據分析是一項要求嚴格、分析認真、責任重要的工作，是對鋼軌探傷一日作業質量的回檢，其作用不言而喻，要求從事數據分析的人員必須具備高度的工作責任心、豐富的探傷經驗、嫻熟的分析能力、精確的判斷力以及足夠的耐心。

（8）在膠接接頭上線前對鋼軌接頭范圍進行檢查，對不規則的軌端進行打磨處理，螺孔按規定進行倒棱處理，確保螺孔圓順無毛刺；其次是加強現場養護，發現接頭空吊板、道床板結等病害及時進行整治，保持道床彈性良好，減少列車車輪對接頭的沖擊力[7]。

3 結語

鋼軌探傷工作是防止鐵路斷軌的一道重要的防線，要求必須具有專業技能的員工進行日常檢測和維護。應不斷制定完善的管理制度并合理調整組織結構，使鐵路工務的鋼軌探傷工作能夠更加的規范化和科學化，從而減少鋼軌質量問題，確保交通運輸的長遠發展。因此，在今后的現場工作當中一定要保養好鋼軌探傷儀器，將各項儀器測試參數與上一遍的數據做好對比，尤其是37°探頭和0°探頭。每天工作結束后，堅持認真回放當天的探傷數據，有疑問的要及時與帶班的作業組長聯系，去現場做好校對工作以避免漏檢。