无损探伤方法在钢轨探伤中的应用研究

无损探伤方法在钢轨探伤中的应用研究

王志强

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.