山区铁路小半径曲线钢轨伤损及探伤重点分析

熊征贵

摘 要：文章通过阐述山区铁路小半径曲线地段钢轨的伤损、磨耗变化规律，分析钢轨伤损原因，提出探伤检查的重点措施，防止伤损漏检，确保形成安全。

关键词：小半径曲线；钢轨伤损；铁路整治

中图分类号：U213.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）24-0157-02

通过对小半径曲线钢轨伤损的原因进行认真分析，采取合理的探伤检查方法，及时发现达到重伤的伤损钢轨，防止因钢轨伤损发展加剧形成断轨，确保行车安全，已显得尤为重要。

1 山区铁路小半径曲线钢轨伤损主要种类

1.1 核 伤

核伤又称为轨头横向裂纹，其产生的原因主要有材质本身缺陷和接触疲劳，是小半径曲线上钢轨伤损比例最大的一类伤损。随着核伤发展增大，钢轨承载能力急剧下降，在高速重载的使用条件下极易发生钢轨折断，因此核伤也是钢轨伤损中危害最大的一类伤损。

1.1.1 材质缺陷形成的核伤

钢轨在制造过程中，由于冶金缺陷和工艺控制原因，钢锭内部存在非金属夹杂、白点、翻皮、偏析和缩孔残余等缺陷，经辊轧后成片状存在于轨头中，在列车荷载的重复作用下，这些缺陷逐步发展，形成核伤。这类核伤从断面看具有平坦光亮的表面，通常称为白核，当白核进一步发展到表面与空气接触后氧化，就称为黑核。

1.1.2 接触疲劳形成的核伤

大运量重载区段，由于车轮与钢轨间接触应力过大，在列车荷载反复作用下，轨头顶面产生表面剥离或其他表面伤损，然后向轨头内部逐步发展蔓延，形成核伤。

1.2 鱼鳞伤

鱼鳞伤是产生在钢轨顶面的一种伤损，只发生在复线单方向运行的铁路线路上。产生鱼鳞伤的重要原因之一是钢轨与车轮之间存在黏着性伤损，钢轨承受的荷载越大，黏着磨损的磨损量也越大，钢轨材质的屈服极限会变小，轮轨接触应力达到一定值后会使钢轨表面金属产生塑性变形，随着塑性变形情况不断加重，轨头表面金属组织产生迁移，就形成了表面裂纹。由于列车在线路上长期单方向运行，轨头表面金属组织的迁移方向固定，就会逐步形成从轨头内侧作用边缘向轨顶面发展的、具有一定倾斜角度的、沿钢轨纵向密集分布的类似鱼鳞的表面细小裂纹，现场一般称其为鱼鳞伤。它不同于一般的轨头金属碎裂和剥离，常以裂纹尖端未疲劳源，向下逐步发展形成核伤。

1.3 磨耗

磨耗主要有侧面磨耗、垂直磨耗和波浪形磨耗三类，有些文献资料称其为“磨粒伤损”。在列车转向架通过小半径曲线时，转向架前轴外轮踏面与曲线外轨顶面相接触，车轮轮缘与轨头侧面相接触。在车轮运转时，由于曲线两股钢轨不等长，车轮会存在滚动中夹杂滑动的现象，造成轨顶面垂直磨耗，同时由于上股钢轨内侧车轮轮缘与轨头侧面相接触，轨头侧面被轮缘磨削，造成钢轨侧面磨耗。侧面磨耗严重时对钢轨承载力影响较大，一方面钢轨断面面积减小，强度下降，钢轨受力状态恶化，各种伤损发展加剧，另一方面侧面磨耗严重时，车轮轮缘对钢轨轨头下颌的挤压，以及水平冲击力和挠曲应力的复合作用，会使轨头下颌尖端处产生微细裂纹，成为疲劳源，在列车往复作用下，发展形成核伤。

2 山区铁路小半径曲线钢轨探伤检查重点

2.1 严格卡控现场探伤作业，及时发现伤损

笔者所在的绵阳工务段探伤作业使用的仪器是由上海盛申超声设备有限公司生产的数字式探伤仪，包括SZT-800型钢轨探伤仪和SDW-900型焊缝探伤仪。数字式探伤仪不仅现场使用方便，还能存储检查数据，便于检查后在计算机上进行分析。SZT-800型钢轨探伤仪设置10个检查通道，其中检查轨头部位的通道有6个，能够对轨头内、中、外侧三个部位分前后方向进行检查，基本具备全方位检查轨头伤损的能力。但仪器不是万能的，探伤人员对仪器的正确操作使用才能有效发挥仪器的作用，因此在检查时必须注意以下几点。

2.1.1 正确设置仪器参数

在使用数字式探伤仪时，要对仪器的灵敏度、线路行别、检查股别等参数进行正确设置，否则仪器无法进行正常检查，或者只能使用较为抽象的脉冲模式（A显）而无法使用清晰直观的图形模式（B显）进行探伤，也不能正确存储数据，无法回放分析。

2.1.2 调整仪器推行速度和横向位置，加强耦合

进入小半径曲线，仪器推行速度要适当降低。虽然经过测试，SZT-800型钢轨探伤仪在推行速度为4.5 km/h的情况下仍能正常探伤，但推行速度超过4 km/h时，探伤作业人员对仪器出波报警的反应时间相应缩短，存在伤损漏检的可能，因此在小半径曲线上推行速度尽量控制在3 km/h以下为宜。进入曲线后，观察轨顶面光带位置，根据钢轨侧面磨耗情况，适当调整仪器探头的横向位置，确保探头发出的超声波对轨头进行全覆盖，并调大水量，改善探头与轨顶面的耦合，使超声波能顺利通过耦合水层进行钢轨内部。

2.1.3 对疑似伤损报警要注意分析

轨头任意通道出现长报警，或某个通道在一次波范围内出现较长位移的报警，以及直70 °通道出现报警，均意味着可能存在较大的伤损，应当立即反复检查确认，还可以用同组作业的另一台仪器对报警进行分析确认，防止伤损漏检。

2.1.4 对伤损进行复查

注意对现存的伤损进行复查，尤其是一些重点监控的伤损，要通过出波报警的通道、出波位置和位移长度，判断出伤损大小，确认伤损是否发展变大，是否需要更换下道等。

2.1.5 重视对鱼鳞伤的甄别

曲线上股钢轨鱼鳞伤较多，仪器报警声频繁，容易形成听觉疲劳，一定程度上影响作业人员对报警的分析，但一定要坚持慢走细看，对鱼鳞报警位移大于2个大格的要坚决判重伤。

2.1.6 重视现场焊缝的探伤

尤其是线上焊接的铝热焊焊缝，应当在焊接后轨温降至正常温度时立即使用SDW-900型焊缝探伤仪进行全断面探伤，最迟不宜超过7天。有伤焊缝每年至少要使用SDW-900型焊缝探伤仪检查2次以上。

2.2 加强数据回放分析，实现“二次探伤”

2.2.1 对疑似伤损要加强分析，确认为疑似伤损时安排现场复

查

分析过程中，发现有疑似伤损时，要采用多种手段进行分析和排查，通过查阅既有伤损资料、焊缝资料分析是否是既有伤损或焊缝，或者是否仪器出现不正常工作，产生不正常的非伤损报警，排除以上因素后多人共同确认为疑似伤损的，根据伤损报警通道、显示的大小、所在轨头部位等因素，确定复查期限，疑似伤损很大，影响行车安全的，应当通知作业人员立即进行复查，疑似伤损较大，一定程度上存在安全隐患的，要在一个星期之内复查，一般的疑似伤损，可以在一个探伤周期内安排复查。

2.2.2 通过回放分析，规范现场探伤人员的作业行为，促进标 准化作业

进行数据回放分析能看出现场探伤人员是否存在不规范的作业行为，如不按规定使用自动灵敏度、焊缝处不站停看波和进行标记等。对发现的问题要及时进行通报，以逐步规范现场探伤人员的作业行为，只有现场探伤人员按标准化作业要求进行探伤作业，才能将伤损漏检的几率降至最低，有效避免伤损漏检和发生断轨。

3 结 语

探伤检查只是一个方面，更重要的是在探伤检查出伤损后，线路养护、重点伤损的监控以及重伤钢轨的处理应当及时跟进，同时在钢轨使用一定年限后，进行成段更换下道，换新钢轨上道使用，是改善钢轨使用状况，确保行车安全的重要举措。

参考文献：

[1] 刘全仁，李强，孙高伟，等.北同蒲线钢轨伤损分析及防范对策[A].发展重载运输技术适应经济社会建设—铁路重载运输货车暨工务学术研讨会论文集[C].2011.