高速鐵路無損探傷技術運用管理及策略

蔣根 孟仲戰

摘 要：鐵路是國民經濟發展的大動脈，鐵路運輸的安全性和穩定性，是關系國民經濟發展的大事。無損探傷技術對于檢測部件的內部結構、機械強度、使用性能及其壽命具有無可比擬的優勢，已經在鐵路鋼軌探傷檢測領域內得到廣泛應用。本文將主要圍繞無損探傷檢測技術的應用、運行及其管理進行簡單論述。

關鍵詞：鋼軌；無損探傷；運行管理

1 概述

鐵路是國民經濟的大動脈，對于促進國民經濟的增長具有重要意義。隨著科技和經濟的不斷進步，我國鐵路系統得到了長足的發展，并堅持以引進吸收再創新、集成創新和原始創新為發展方向，短時間內已經利用后發優勢躍居到世界前列。鐵路系統的發展，給鐵路線路設備帶來了極大的負擔，高密度工作量、數字巨大的運輸量、軸重和車速不斷提升，使鋼軌的疲勞和損傷周期逐漸縮短。若不對鋼軌進行及時的缺陷檢測和排除，可能會造成鋼軌折斷、列車顛覆以及交通中斷等重大的安全事故，因而各國都在加強對鋼軌探傷工作的重視程度，確保鐵路運輸的安全性和穩定性。

2 無損探傷技術在鋼軌探傷中的應用

2.1 無損探傷技術 無損探傷是在對待檢測對象無損害的基礎上，利用聲、光、熱、電、磁等物理手段對材料內部的缺陷及異常進行檢測的一項技術。無損探傷技術對待檢部件不產生任何損傷，對缺陷的查找具有極高的效率，能對部件的質量及運行狀況進行實時監測，從而有效防止災難性后果的發生。在使用無損探傷技術時，應注意以下幾點：①檢測結果可靠性較高，但仍存在一定的局限性，因此可在特殊情況下使用多種檢測技術，已作出準確的缺陷判斷；②檢測結果的評價是基于檢測結果而言的，只能作為部件質量及性能判定標準的參考，而不能作為唯一依據；③技術實施時間方面，應根據部件的制作順序，安排合理的檢測工序，如焊縫檢測時，應在熱處理前和熱處理后分別對其檢測，以確保部件質量達標。

2.2 無損探傷技術在鋼軌探傷中的應用 鋼軌常見缺陷分為兩類，一類為先天遺留缺陷，另一類為使用過程中產生的缺陷，即鋼軌傷損。鋼軌傷損形成原因較為復雜，如鋼軌核傷、接頭部位傷損以及裂紋等。其中核傷是由于制作時原材料不達標或使用過程中由于應力過于集中而產生的，主要集中在鋼軌頭部內側；鋼軌接頭是鋼軌線路系統中較為薄弱的環節，車輪在接頭處產生的作用力相對于其他部位要大60%左右，因此極易造成應力過大，導致鋼軌螺孔裂紋、下頦裂紋。當鋼軌出現裂紋缺陷時，利用超聲儀器對其進行探傷，其不同方向的回波信號高度會有明顯的差異，探測方向與缺陷平行時，回波信號較低；探測方向垂直于缺陷方向時，回波最高；同時還具有波幅寬、多峰的特點。若鋼軌缺陷為

點狀夾渣時，回波的波形較穩，高度較低，不同方向的檢測回波差異性較小，但稍微一動探頭就會消失。若部件中含有氣孔，則聲阻抗較小，波形為尖銳、陡直狀；若為夾渣引起的缺陷，則聲阻抗較大，得到的反射波較低，波形寬，呈現齒狀。

3 無損探傷運行模式探討

高速鐵路鋼軌探傷檢測工作與一般監測工作不同，具有站間距離長、人工檢測困難、探傷時間受限等特點。站站之間的距離較長，個別站間距可達100km，且橋梁和隧道較多，給人工檢測造成了極大障礙，小型探傷儀器在有限的時間內無法完成鐵路正線探傷任務。使用現代化、自動化、效率高的探傷車進行鋼軌的檢測，可獲得較為準確的檢測結果，并能對檢測數據進行追溯，利用計算機軟件對數據進行計算出來后對傷損進行識別，以及能實現夜間連續作業。隨著高速鐵路的發展規模不斷擴大，使用探傷車取代探傷儀來完成正線鋼軌的探傷任務是必然趨勢，但實現這一目的需要解決一些技術以及管理方面的問題。

3.1 技術方面 探傷車與探傷儀相比，利用的聲學原理不同，其檢測特性也存在差異性。探傷儀對軌道兩側的檢測效果較好，尤其是在對軌道距角近表面的小核傷進行探測時，可獲得準確的測量結果，并且靈敏度較高，但對于軌道中心部位的核傷檢測效果卻并不理想。探傷車對整個軌道的覆蓋面比較廣，基本可實現無明顯盲區檢測，但探傷車檢測方法為一次波檢測，因此軌道面對檢測結果的影響較大，尤其是在檢測軌距角近表面的小核傷時，其檢測效果要低于探傷儀。探傷儀對于70°通道設計進行探測時，采用偏斜角入射，并使用二次波探傷，其探測結果更具可靠性，比較符合我國當前鐵路軌道核傷的檢測需求。探傷儀和探傷車各具優點，同時也存在不足，應充分利用二者之間的差異互補性，以提高我國鐵路軌道探傷工作的效率。

3.2 管理方面 首先，應加強鋼軌的維護管理工作。實踐表明，鋼軌狀況對超聲檢測結果影響較大。如軌道側磨嚴重時，可能造成軌道形態發生變化，這對探測設備的探頭耦合具有巨大的損害作用；軌面出現裂紋或者出現剝離掉塊的現象時，會對超聲入射產生極大的阻礙，導致檢測出現盲區；焊筋對超聲信號的反射會干擾檢測人員對檢測結果的判斷。為防止以上情況的發生，應加強對鐵路鋼軌的養護管理。在鋼軌防斷治理方面，除依靠探傷檢測外，還應制定科學的鋼軌維護管理制度，以保障鋼軌使用性能的正常性。如鋼軌焊接時，應做好焊筋的打磨工作，減少焊筋反射對探傷結果的影響；對鋼軌進行適時的修理性打磨，進一步消除鋼軌表面的微小裂紋，提高軌面超聲信號的入射效果。其次，做好各項運用管理工作。為減少因運輸原因造成的疲勞作業，應按照鋼軌的探傷周期對其進行檢測，及時做好各項缺陷的排除工作。對探傷儀進行統一規定，排除傷損后將探傷儀的靈敏度提高6-9dB，以檢測修復效果；建立健全傷損復核反饋機制，將出波位置、幅度、軌道表面狀況等信息進行詳實的記錄；加強對探傷儀和探傷車的運用管理工作，提高檢測水平及判傷水平。在設備的配制方面，應以探傷車為主，探傷儀為輔，以確保探測結果的準確性、全面性、可靠性。

4 總結

無損探傷以其高效性、便捷性、無損傷等優點得到了眾多行業的認可，已經在鋼軌、機械設備、焊接等多個領域得到了廣泛應用。鐵路是國民經濟發展的關鍵，鋼軌是鐵路運輸正常運行的基礎性保障，做好鋼軌缺陷的檢測工作，對于保障鐵路運輸的安全性和穩定性具有重要意義。

參考文獻：

[1]王雪梅，倪文波，王平.高速鐵路軌道無損探傷技術的研究現狀和發展趨勢[J].無損檢測，2013，02：10-17.

[2]徐其瑞，劉峰.鋼軌探傷車技術發展與應用[J].中國鐵路，2011，07：38-41.

[3]厲振武.無損探傷方法及其在鋼軌探傷中的應用研究[D].湖南大學，2013.