特殊状态下钢轨伤损的检测探讨

崔凯

摘 要：论文通过阐述不同线路地段特点，简述钢轨伤损发展的起因，指导钢轨（路轨）探伤对特殊情况下的线路钢轨进行有效探测，避免人为探伤检测不当造成钢轨内部伤损漏检，消除现役钢轨潜在隐患，确保运输安全。

关键字：钢轨 伤损 检测 措施

引 言

在超声波钢轨（路轨）探伤中，根据钢轨的几何形状，按钢轨产生伤损的部位、性质以及超声波的传播规律，把钢轨探伤区域划分为三个区域。如下图所示，其中Ⅰ区、Ⅱ区为路轨探伤仪可探测区，Ⅲ区为路轨探伤仪不可探测区，即路轨探伤的盲区。

在正常情况下，钢轨轨头踏面（探测面）应光滑、无擦伤、无碎裂、无锈蚀、无油污、无泥沙、轨底无锈坑等，路轨探伤仪在耦合良好的前提下，能较全面的探测出钢轨Ⅰ、Ⅱ区域内部的伤损。但在现场探伤作业中，一方面由于机车车轮长期在钢轨的轨头面碾压，使钢轨踏面产生诸多表面伤损，如掉块、碎裂、剥离、擦伤、严重侧磨、压陷凹槽等缺陷，造成钢轨探测面状态不良，探头与钢轨表面耦合不良，影响钢轨探伤仪器的正常检测。另一方面，线路维修、养护不当，如接头高低不平、钢轨低头、钢轨焊补工艺不良、钢轨修理不彻底等，也会造成检测超声波无法正常入射到钢轨内部，造成钢轨Ⅰ、Ⅱ区缺陷检出困难。因此，对上述这些特殊状况下的线路地段在进行钢轨探伤时，探伤工应提高警惕，采取有效措施，防止钢轨伤损漏检。

一、钢轨焊补地段的钢轨探伤检测。

1.钢轨焊补不良造成钢轨伤损检出困难。

⑴钢轨焊补过程中形成的焊补层为粗晶奥氏体，它在钢轨踏面上呈圆柱体，垂直于钢轨面，它对超声波的衰减影响非常大，超声波很难穿透。特别是在超声波斜入射时，由于粗晶联结的松散性及声阻不一致，引起超声波传播方向发生变化，很难形成与粗晶成一定角度的超声波。

（2）钢轨焊补工艺要求较高，钢轨焊补操作稍有纰漏，就容易产生焊补缺陷。焊补区域的缺陷主要以裂纹呈现，裂纹发展速度快后容易形成焊补层下的核伤，该核伤与一般的钢轨疲劳核伤不径相同。一是普通的疲劳原因产生的核伤一般产生于轨头内侧作用面下3-15mm处，距作用边7.5mm。而焊补层下核伤的伤源在焊补层与母材的联结地点向下发展，埋藏较浅。二是在铁路复线区段因钢轨疲劳原因形成的核伤与钢轨面垂线呈7-9°夹角。而焊补层下的核伤一般与轨面垂直并与轨纵轴垂直，很少与轨面垂线成一定的夹角。由于焊补层下核伤的上述特殊性，造成普通路轨探伤仪使用内外70 °探头很难探测到焊补层下的核伤，探伤检测难度比较大。

2.钢轨焊补地段探伤要点及采取的措施。

（1）遇有钢轨焊补时，执机人应站停看波，仪器水量要足，提高儀器灵敏度4-6dB。

（2）充分利用0°探头穿透检测，观察仪器超声波走势，看焊补层是否有阻碍超声波传播到钢轨内部的现象。

（3）若超声波无法从钢轨踏面传播到钢轨内部时，可利用校对探头或使用通用仪器进行轨头侧面校对及两个探头一发一收校对等特殊探伤方法检查。

（4）遇钢轨接头处的焊补时，目测焊补层是否分层，若焊补区域影响37 °探头对螺孔裂纹的检测时，必须坚持手工检查。

二、钢轨接头处的钢轨探伤检测。

1.接头处轨面碎裂掉快及接头高低不平引起钢轨内部的伤损检出困难。

⑴因为路轨探伤仪传播超声波到钢轨内部是通过探头与钢轨轨面填充耦合剂实现的，所以要求被探测钢轨面应无破损现象。但现场实际是钢轨接头因列车反复碾压和冲击，时常会出现钢轨面碎裂掉块。当仪器探头置于钢轨面上时，因钢轨面碎裂掉块造成轨面透射声波急剧下降（或无透射波），探伤仪器无法实现正常探伤。同时，钢轨存在碎裂掉块也干扰钢轨接头螺孔裂纹的检出。根据计算，当接头的掉块长度大于22.5mm时，路轨探伤仪对于一孔向二孔方向的3mm的上裂纹是无法进行探测的。

（2）探伤作业中对钢轨接头螺孔一孔向轨端方向的下裂纹是依靠37 °二次反射波进行探测。当钢轨接头存在高低不平（即接头上下错牙）病害时，在此处探伤会出现仪器探头支架架空现象，致使探头与钢轨面无法耦合，容易漏掉接头一孔向轨端方向的下裂纹和0°探头对轨端额部和轨腰水平裂纹探伤。

2.接头处轨面碎裂掉快及接头高低不平地段探伤要点及采取的措施。

（1）通过钢轨接头处时，应加大仪器水量，探伤人员必须落实站停看波，坚持执行“三看”即：一看接头状态，二看探头位置，三看出波情况。

（2）仔细甄别钢轨接头B超图形，结合37°螺孔波与0°底波仔细确认，看B超螺孔波是否完整，0°底波是否正常，也可将仪器调向进行再次检查。

（3）对于37°出波不完整或不出波， 0°底波消失的接头，结合手工锤敲、轨端缝手电筒镜照的方法进行检查，必要时对钢轨接头进行拆检。

三、曲线磨耗地段的钢轨探伤检测。

1.曲线上股严重侧磨，下股压宽轨面凹槽区段伤损检出困难。

曲线地段的钢轨由于受力不均，存在未被平衡的加速度，在列车通过时，曲线上股钢轨内侧与车轮直接接触，容易加速钢轨内侧的磨耗，使轨面呈圆弧状，曲线下股钢轨轨头顶面金属变形，形成轨头肥边和压宽，轨头中心纵向凹槽和破皮等。

（1）曲线上股由于钢轨轨头表面的接触疲劳容易产生轨头内侧上角鱼鳞状剥离裂纹、斜线状剥离裂纹、和浅层剥离掉块等伤损，严重时会出现钢轨轨面变窄且呈圆弧状。当路轨探伤仪进入该区段时，探头与钢轨侧磨表面呈切线接触，超声波的传播方向与正常情况比较有所变化，探头的超声波能量只能部分进入钢轨内部，另一部分将产生杂乱的超声波反射，使仪器检测覆盖轨头截面不完整，有漏掉钢轨内部小缺陷的可能。

（2）曲线下股由于钢轨轨头压宽产生肥边，轨面呈现破皮压溃、剥离裂纹和浅层状剥离掉块等现象，引起仪器探头与轨面的耦合不良，超声波无法正常入射到钢轨内部，导致仪器失检，影响伤损的检出。

2.曲线磨耗地段的探伤要点和采取的措施。

（1）进入曲线区段时应及时调整仪器探头位置，最大限度的使探头超声波能量传播到钢轨内部，同时放慢探伤速度，加大仪器水量，确保探头与轨面耦合良好，适当提高70 °探头探伤灵敏度。同时注重曲线上股的手工检查，谨防由于油污的干扰，导致轨头内侧掉块、平裂及斜裂纹的漏检。

（2）小半径曲线上股探测时，调节仪器斜70 °探头偏角，确保探伤区域的有效扫差。将20 °偏角改为14 °，增加仪器探头与轨面的接触面。

（3）曲线下股探测时，调整探头位置，防止肥边引起探头偏离轨头中心，同时放慢探伤速度，加大仪器水量，注意观察仪器是否失检和失波。

（4）目检和用量具检查曲线钢轨磨耗，周期性记录钢轨磨耗量，掌握钢轨磨耗量变化。