内蒙古集通铁路 (集团 )有限责任公司锡林浩特综合维修段
内蒙古锡林浩特 026000
摘要:钢轨探伤作为铁路无损检测工作中的重要内容,不仅与铁路运营安全有着直接关系,同时也是实现铁路列车速度、载重量提升的重要基础前提,对铁路运载能力的提升十分重要,而将各种无损探伤方法有效应用到钢轨探伤工作中来,则正是做好钢轨探伤工作的有效途径。基于此,本文对几种主要的无损探伤方法进行了介绍,同时从钢轨无损探伤的视角出发,围绕无损探伤方法的具体应用展开了探讨,希望能够为铁路无损检测工作的有效展开提供一定参考。
关键词:无损探伤;钢轨;缺陷
引言:在铁路系统的运营过程中,由于铁路交通运输总量大、运输次数频繁,很容易使钢轨出现裂纹、断裂等问题,并带来巨大交通安全隐患,因此有关部门通常都会对钢轨质量提出严格要求,同时在不影响钢轨本身性能的情况下,通过钢轨无损探伤来明确其质量情况、金属疲劳情况及内部组织损伤情况,及时采取相应的处理措施,以有效避免铁路交通事故的发生,而要想保证钢轨无损探伤工作的有效性,对于无损探伤方法在钢轨探伤中应用的研究自然也是十分必要的。
1 无损探伤方法概述
无损探伤又称无损检测(NDT)技术,通常是指在不破坏被检测对象原有性能(包括物理性能与化学性能)及几何完整的前提下,依据各种物质的缺陷、结构差异与相关物理量变化间关系对其展开检测,从而将被检测对象的性质、状态、质量、内部结构等各方面信息明确下来,是一种相对特殊的检测技术,在航空航天、医疗卫生、船舶与汽车制造、桥梁建筑、铁路等诸多领域中,都有着比较广泛的应用[1]。另外,从具体的检测操作方法上来看,无损探伤方法的种类非常之多,其中最为常用的主要有超声波检测、磁粉检测、涡流检测、渗透检测、射线照相检测几种,不同无损探伤方法虽然远离不同,在操作要求、适用范围、检测灵敏度、检测成本、检测效率、优势作用等方面也存在着明显差异,但基本都具有着可实现100%检验、不破坏被检对象、可准确判断被检对象缺陷等特点,目前在探路无损检测工作中均有着较为良好的应用。
2 无损探伤方法在钢轨探伤中的具体应用
2.1 新制钢轨探伤
2.1.1 新制钢轨的无损探伤方法选择
新制钢轨探伤简单来说就是在钢轨生产完成后,于钢轨生产厂直接对新制钢轨展开无损探伤检测,以便于查看钢轨是否存在材质缺陷与气孔、白点、表面裂纹等制作缺陷,对新制钢轨的质量进行严格把关,一旦发现由新制钢轨出现不符合相关质量要求的缺陷,则可立即对其进行维修处理,或是直接将其淘汰,以免不合格钢轨被应用到到铁路工程项目的建设中来,给铁路运输安全埋下巨大隐患。同时,由于钢轨的缺陷问题较为复杂,很难利用某一种方法完成无损探伤,因此在新制钢轨的无损探伤工作中,通常需要将潜在的缺陷问题分为内部缺陷与表面缺陷两大类,其中内部缺陷的无损探伤可采用超声波检测方法,而表面缺陷的无损探伤则是要以涡流法为主[2]。
2.1.2 无损探伤方法在新制钢轨探伤中的具体应用
在利用超声波检测方法进行内部缺陷检测时,通常应选择更适合内部检测的纵波(4-5MHz为宜)作为探伤波形,之后再结合超声纵波传播方向与传声介质质点振动方向相同的原理,选择轨头侧面、踏面、轨腰、轨底面等处作为检测面,并对检测面进行表面清洁、打磨处理,确保检测面光洁度能够达到检测要求。为保证最终检测结果的准确性,还要根据实际检测情况,完成耦合方法选择、仪器设备选择、仪器校准等工作,待所有准备工作完成后,再利用超声探头在预定的检测面上完成扫查操作,扫查时应保证超声探头移动速度均匀合理,且探头所在位置始终能够覆盖被检测区域。对于扫查过程中发现异常的缺陷,还要根据超声波检测结果,将铁轨内部缺陷的埋藏深度、水平位置、长度、面积、大小等明确下来,编制相应的检测报告,为新制铁轨质量检测工作提供重要依据[3]。
而在利用涡流检测方法进行表面缺陷检测时,则需要充分发挥涡流检测方法灵敏度高、探测速度快、无需耦合的特点,先对钢轨表面打磨、清洁等处理,待钢轨表面平整度、光洁度、边介等均达到检测要求后,直接操控涡流探伤仪对钢轨的表现展开全方位扫查,获取钢轨所产生的电涡流,并根据电涡流干扰信号的具体情况来准确判断钢轨上表面缺陷位置、大小、形状等具体信息。当然,由于涡流检测方法的灵敏度比较一般,因此如钢轨质量要求较高,需要将细微的表面缺陷明确下来,也同样可以采用磁粉检测方法来进行钢轨表面缺陷检测,将磁悬液或干磁粉均匀洒在钢轨表面上,并借助放大镜来观察明显磁痕,准确记录各种缺陷的位置、大小、长度等。
2.2 在役钢轨探伤
在役钢轨探伤是指在钢轨投入使用并上线运营背后,对其内外部的缺陷情况展开定期检查或实时检测,以便于及时发现轨头核伤、螺孔裂纹等疲劳缺陷及漏检的钢轨材质缺陷,目前所用的无损探伤方法基本都是以超声波探伤为主。在相关工作实践中,在役钢轨无损探伤的方法虽然仅为超声波探测一种,但由于在役钢轨缺陷类型、位置、方向等都十分复杂,因此其实际检测操作同样存在着明显差异。例如在对钢轨螺孔、轨腰、下三角区等处进行无损探伤检测时,通常可采用探伤小车作为探伤设备,并将探伤小车底部探头的角度设置为0°(垂直向下),以便于实现对耦合状态及轨底失波的准确、实时检测,并发现水平裂纹等缺陷
[4]。而在检测轨腰损伤、螺孔上下斜裂纹等钢轨缺陷时,虽然同样可采用探测校车作为探伤设备,但却需要对探伤小车底部探头的角度进行调节(通常为35°),确保超声波能够经过斜向的损伤缺陷处,并将裂纹等缺陷的倾斜角度、延伸方向、水平位置区间、埋藏深度区间等明确下来。
2.3 钢轨焊缝探伤
为保证列车运行平稳性、旅客舒适性,降低列车行驶期间噪音、轨道养护维修费用,同时延长钢轨与机车的使用寿命,当前我国铁路基本都属于无缝线路,需要将多个标准长度钢轨焊接为钢轨条,之后再将其铺设在轨枕上,并保证钢轨间的焊缝能够控制在一定标准之内,而对于钢轨焊缝的探伤与质量控制,也同样需要通过对无损探伤方法的利用来实现。一般来说,钢轨焊缝探伤主要是在标准长度钢轨完成焊接并投入使用后,对其焊缝处存在的各种危害性缺陷、疲劳裂纹等缺陷及焊缝两侧热影响区进行检测,以免出现钢轨条折断等情况,影响无缝线路的优势作用发挥,甚至是引发重大铁路交通事故。但由于钢轨焊缝探伤的技术难度相对较高,各种光斑、灰斑等缺陷的探测十分困难,因此实际工作中的误伤探伤方法应用虽然需要以超声波探测为主,但具体探测操作仍然需要根据具体情况来确定。例如对接近钢轨表面处的平面状缺陷,可使用单探头通过直接反射的方式完成缺陷探测;而对于轨底部位的细微缺陷,则需要采用双探头进行K型扫探,并将反射波高调至满幅度的80%,根据探面情况确定合适的探伤灵敏度。
结束语:总而言之,无损探伤方法在铁路无损检测方面有着非常普遍的应用,但在钢轨无损探伤工作中,要想实现对各种无损探伤方法的有效应用,仍然需要熟悉了解各种无损探伤方法的特点,同时对新制钢轨探伤、在役钢轨探伤、钢轨焊缝探伤等方面的应用要点进行准确把握。
参考文献:
[1]贾鑫涛.无损探伤方法及其在钢轨探伤中的应用研究[J].建筑工程技术与设计,2018(14):159.
[2]武鹏飞.钢轨探伤中的无损探伤技术应用[J].建筑工程技术与设计,2020(22):61.
[3]杜文奇.钢轨探伤技术发展与应用研究[J].神州,2021(7):245-246.
[4]寺下善弘,彭惠民.支撑铁路稳定运输的钢轨探伤技术[J].国外机车车辆工艺,2019(6):38-42.