铁路工务钢轨探伤工作分析

赵斯丹

摘要：铁路是现代交通重要组成部分，防止钢轨断裂是铁路工务部门长期以来重要工作。随着现有交通量的增加及列车速度的提高，重伤钢轨数量逐年增加，对铁路运输安全构成潜在威胁，钢轨探伤能有效防止钢轨裂纹等损伤，并且钢轨探伤技术的专业性和流通性保证了铁路运输的安全性。

关键词：铁路；工务钢轨；探伤

钢轨是现代交通重要组成部分，其完好性对列车的安全运行有重要影响，因此需采取合理措施，确保钢轨质量满足使用要求。钢轨探伤能及时发现钢轨的损伤现象，是维护钢轨线路及质量维修重要保障，所以做好钢轨探伤工作，促进铁路行业的健康发展。

一、钢轨损伤原因

钢轨损伤种类多，根据超声波等检测钢轨损伤，从损伤投影方向来看，钢轨损伤大致分为纵向水平裂纹、垂直裂纹和轨底裂纹等。钢轨运营时，造成钢轨损伤原因为：①钢轨生产中，如不及时处理缩孔、夹杂、偏析等缺陷，会导致轨头、轨腰、轨底出现片状缺陷，钢轨受力后，产生的应力集中在一起，导致钢轨使用中出现疲劳现象，产生裂缝。②钢轨使用时，由于列车车轮受外力冲击，其内部缺陷会逐渐扩展形成裂纹，导致钢轨失效折断，致使列车脱轨。

二、铁路工务钢轨探伤工作组织管理原则

1、在探伤作业中，要加强探伤人员和技术人员的分组管理，在实施中逐步落实岗位责任制。对于参与钢轨探伤工作的人员，在正式工作前需全面培训和监督，以提高其专业理论知识和实践操作技能。同时，加强从业人员专业素养，发现钢轨出现技术缺陷和功能磨损问题时，应及时上报出现的问题，确保持续保证铁路运输的安全稳定。

2、在周期性技术规范要求下，对铁路钢轨进行周期性探伤作业，主要是为及时发现铁路钢轨的疲劳伤损。在探伤作业中，在工作年周期内，严格按铁路总公司标准对所管辖钢轨进行周期性探伤，缩短部分老杂钢轨地段、车流量大地段的周期。在冬季作业条件下，钢轨探伤工作应通过改变联耦合剂技术处理方法，进行探伤检测，并应与手工检查方法相结合，检测应用仪器探伤时存在的遗漏时，全面记录不同气候条件下铁路钢轨技术性能改变状况。

3、完整的技术记录。在铁路钢轨探伤作业中，具体的探伤作业应进行动态管理及记录，并全面记录探伤作业中出现的伤损表现特征，推测其发展规律。并在此基础上，向相关技术部门及铁路运营管理部门提出线路维修新思路。

三、加强铁路工务钢轨探伤工作的必要性

1、由于钢轨的焊接、推凸工艺和铝热焊不好，钢轨易发生故障。在钢轨焊接中，常出现电烧伤及推凸工艺缺陷，钢轨焊接中由于轨底与电极间的残留异物使焊接时出现故障，强电流超过钢轨相变温度的电热阻，冷却后形成马氏体组织，即常见的电烧伤。电烧伤会影响钢轨机械性能，一两年后，钢轨就会断裂。另外，一些钢轨垂磨不一致或高低不平，推瘤刀过于迟钝会产生推凸现象，间接导致钢轨断裂。因此，要严格对钢轨进行探伤检测及专业探伤维护。

2、钢轨材料质量不合格，超期运作。在钢轨冶炼过程中，会出现起泡、夹渣等内部质量问题，影响钢轨使用寿命，造成钢轨疲劳损伤，发生安全隐患。钢轨超期运作会导致钢轨底部大量锈蚀，当列车通过时，使钢轨轨底受拉，造成锈蚀处受力过大引起钢轨断裂，影响铁路运输。

3、线路关键部分会出现焊接问题，导致钢轨易断裂。在线路伸缩区，由于列车冲击力及离心力大，加上昼夜温差，钢轨频繁拉伸，钢轨焊缝在低应力作用下被折断。在双线钢轨上，轨顶车轮滑动及碾搓力会造成钢轨出现鱼鳞伤，导致钢断裂。在冻结区，轨缝会消失，在车轮水平推力及向下剪切力作用下，焊接处会被挤压，导致钢轨螺栓孔出现裂纹，甚至出现钢轨揭顶等严重交通故障。

4、钢轨建设基础不够坚固，维护方式不合理。无缝钢轨焊接会出现焊接处低接头，或接头出现坍渣、空吊板、隧道渗水、扣力不足现象，导致线路不稳或枕下弹性不均匀等，易导致钢轨断裂，所以需加强钢轨探伤工作力度，减少焊接不当造成的钢轨质量问题。

四、铁路工务钢轨探伤作业

1、钢轨轨底探伤。①探测伤损部位与准确定位。对于钢轨轨底探伤作业，由于探伤位置特殊，因此在探伤中需使用零度探头来检测铁路工务钢轨水平裂缝。实际操作中，零度探头探伤原理是根据内部安装晶片进行纵波发射，再在纵波传导中，从钢轨轨头传达到轨腰，再到达轨道底部，在纵波在轨道底部界面反射后，零度探头内部安置的另一晶片接收反射回来的信号。在纵波发射和回收中，所经声程是轨道的两倍。在纵波传导中，若钢轨上存在斜向或纵向裂纹，则超声波传递将停止，零度探头内部安置的另一晶片无法收到返回的纵波。但在裂纹部位，在底部及基线0位置显示水平裂纹的回波，工作人员可根据回收的波纹显示刻度，探测场程对所出现裂纹刻度进行定位，进一步判断裂纹位置及钢轨轨面间深度，然后根据报警所出现位移情况，测算裂纹长度。②在裂纹探测中，由于会有多次反射状况，所以裂纹定位需以第1次收到的波纹作为主要参考依据。而在所有使用过程中，由于附近存在阻塞影响，轨道表面标示的回波刻度与实际裂纹深度不同。

2、钢轨轨头探伤。在钢轨轨头探伤过程中，探伤作业需用70度探头。在实际使用中，为保证钢轨头在探伤作业中不受复杂几何图形影响和干扰，提高探头探伤覆盖范围，需在使用探头时，保证探头位置与其前进方向出现18～20度夹角。此外，为保证钢轨头探伤中。由探头发射横波能从轨道头下颚反射到轨面，需在探伤中应同时使用二次波及一次波。在同时检测二次波和一次波昌，能从多角度、多位置探测钢轨头部的损伤情况。在探测过程中，若轨头无损伤，则其发射横波不会出现回波信号，若有损伤，才会有回波显示。但在探伤钢轨头部时，若发现损伤，需定位损伤位置大小和具体位置，依靠回波显示具体情况来确定。在实际探伤作业中，若使用探伤仪器的灵敏度控制不是很好，或轨头状况复杂，会导致探伤过程中出现虚假信号，探伤人员会由于工作失误而误判。因此，在探伤作业中，需仔细甄别回收时的回波信号。

3、钢轨螺孔裂纹探伤。钢轨螺孔裂纹探伤作业中使用37度探头，采用37度探头，通过发射超声波探伤钢轨螺孔裂纹，在此探头作业中，能探伤钢轨底部横向裂纹、特殊位置水平裂纹、钢轨轨腰部斜裂纹。在具体探伤中，各探伤仪配备2个37度探头，安装于后方探头为37度探头与0度探头组合探头，安装于前方37度探头与70度探头组合。之所以有前后置探头，其原因是在探伤中进行全面覆盖。在钢轨螺纹探伤中，螺纹可分为四个象限，各象限都可能出现螺孔裂纹现象。

在实际探伤中，前置37度探头可分为四个象限螺孔中，探测第一、第四象限水平裂纹，探测第二、第四象限斜裂纹。后置双探头能探测到第二、第三象限水平裂纹，以及第一、第三象限斜裂纹。当前置探头探测第一、第四象限水平裂纹时，螺孔周围的裂纹会形成反射角，然后就会显现螺孔水平裂纹。对于螺孔，内部裂纹波及螺孔波相距近，因此在显示中会同时显现。

4、探伤作业中的注意事项。在钢轨探伤作业中，由于钢轨覆盖范围大，因而需沿钢轨铺设路线、分区域进行，所以探伤作业流动性较大。但在探伤作业中，现场作业的所有操作都应按铁路工务安全规则指导进行，在探伤作业中，除操作人员还需专业人员防护探伤作业，且在一些不良条件区域探伤作业时，还需增加中间防护员，确保自身安全。

参考文献：

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[2]宋太平.关于铁路工务钢轨探伤工作的探讨[J].同煤科技，2016(03):25-26.