山區(qū)鐵路小半徑曲線鋼軌傷損及探傷重點分析

熊征貴

摘 要：文章通過闡述山區(qū)鐵路小半徑曲線地段鋼軌的傷損、磨耗變化規(guī)律，分析鋼軌傷損原因，提出探傷檢查的重點措施，防止傷損漏檢，確保形成安全。

關(guān)鍵詞：小半徑曲線；鋼軌傷損；鐵路整治

中圖分類號：U213.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）24-0157-02

通過對小半徑曲線鋼軌傷損的原因進行認真分析，采取合理的探傷檢查方法，及時發(fā)現(xiàn)達到重傷的傷損鋼軌，防止因鋼軌傷損發(fā)展加劇形成斷軌，確保行車安全，已顯得尤為重要。

1 山區(qū)鐵路小半徑曲線鋼軌傷損主要種類

1.1 核 傷

核傷又稱為軌頭橫向裂紋，其產(chǎn)生的原因主要有材質(zhì)本身缺陷和接觸疲勞，是小半徑曲線上鋼軌傷損比例最大的一類傷損。隨著核傷發(fā)展增大，鋼軌承載能力急劇下降，在高速重載的使用條件下極易發(fā)生鋼軌折斷，因此核傷也是鋼軌傷損中危害最大的一類傷損。

1.1.1 材質(zhì)缺陷形成的核傷

鋼軌在制造過程中，由于冶金缺陷和工藝控制原因，鋼錠內(nèi)部存在非金屬夾雜、白點、翻皮、偏析和縮孔殘余等缺陷，經(jīng)輥軋后成片狀存在于軌頭中，在列車荷載的重復作用下，這些缺陷逐步發(fā)展，形成核傷。這類核傷從斷面看具有平坦光亮的表面，通常稱為白核，當白核進一步發(fā)展到表面與空氣接觸后氧化，就稱為黑核。

1.1.2 接觸疲勞形成的核傷

大運量重載區(qū)段，由于車輪與鋼軌間接觸應力過大，在列車荷載反復作用下，軌頭頂面產(chǎn)生表面剝離或其他表面?zhèn)麚p，然后向軌頭內(nèi)部逐步發(fā)展蔓延，形成核傷。

1.2 魚鱗傷

魚鱗傷是產(chǎn)生在鋼軌頂面的一種傷損，只發(fā)生在復線單方向運行的鐵路線路上。產(chǎn)生魚鱗傷的重要原因之一是鋼軌與車輪之間存在黏著性傷損，鋼軌承受的荷載越大，黏著磨損的磨損量也越大，鋼軌材質(zhì)的屈服極限會變小，輪軌接觸應力達到一定值后會使鋼軌表面金屬產(chǎn)生塑性變形，隨著塑性變形情況不斷加重，軌頭表面金屬組織產(chǎn)生遷移，就形成了表面裂紋。由于列車在線路上長期單方向運行，軌頭表面金屬組織的遷移方向固定，就會逐步形成從軌頭內(nèi)側(cè)作用邊緣向軌頂面發(fā)展的、具有一定傾斜角度的、沿鋼軌縱向密集分布的類似魚鱗的表面細小裂紋，現(xiàn)場一般稱其為魚鱗傷。它不同于一般的軌頭金屬碎裂和剝離，常以裂紋尖端未疲勞源，向下逐步發(fā)展形成核傷。

1.3 磨耗

磨耗主要有側(cè)面磨耗、垂直磨耗和波浪形磨耗三類，有些文獻資料稱其為“磨粒傷損”。在列車轉(zhuǎn)向架通過小半徑曲線時，轉(zhuǎn)向架前軸外輪踏面與曲線外軌頂面相接觸，車輪輪緣與軌頭側(cè)面相接觸。在車輪運轉(zhuǎn)時，由于曲線兩股鋼軌不等長，車輪會存在滾動中夾雜滑動的現(xiàn)象，造成軌頂面垂直磨耗，同時由于上股鋼軌內(nèi)側(cè)車輪輪緣與軌頭側(cè)面相接觸，軌頭側(cè)面被輪緣磨削，造成鋼軌側(cè)面磨耗。側(cè)面磨耗嚴重時對鋼軌承載力影響較大，一方面鋼軌斷面面積減小，強度下降，鋼軌受力狀態(tài)惡化，各種傷損發(fā)展加劇，另一方面?zhèn)让婺ズ膰乐貢r，車輪輪緣對鋼軌軌頭下頜的擠壓，以及水平?jīng)_擊力和撓曲應力的復合作用，會使軌頭下頜尖端處產(chǎn)生微細裂紋，成為疲勞源，在列車往復作用下，發(fā)展形成核傷。

2 山區(qū)鐵路小半徑曲線鋼軌探傷檢查重點

2.1 嚴格卡控現(xiàn)場探傷作業(yè)，及時發(fā)現(xiàn)傷損

筆者所在的綿陽工務段探傷作業(yè)使用的儀器是由上海盛申超聲設備有限公司生產(chǎn)的數(shù)字式探傷儀，包括SZT-800型鋼軌探傷儀和SDW-900型焊縫探傷儀。數(shù)字式探傷儀不僅現(xiàn)場使用方便，還能存儲檢查數(shù)據(jù)，便于檢查后在計算機上進行分析。SZT-800型鋼軌探傷儀設置10個檢查通道，其中檢查軌頭部位的通道有6個，能夠?qū)夘^內(nèi)、中、外側(cè)三個部位分前后方向進行檢查，基本具備全方位檢查軌頭傷損的能力。但儀器不是萬能的，探傷人員對儀器的正確操作使用才能有效發(fā)揮儀器的作用，因此在檢查時必須注意以下幾點。

2.1.1 正確設置儀器參數(shù)

在使用數(shù)字式探傷儀時，要對儀器的靈敏度、線路行別、檢查股別等參數(shù)進行正確設置，否則儀器無法進行正常檢查，或者只能使用較為抽象的脈沖模式（A顯）而無法使用清晰直觀的圖形模式（B顯）進行探傷，也不能正確存儲數(shù)據(jù)，無法回放分析。

2.1.2 調(diào)整儀器推行速度和橫向位置，加強耦合

進入小半徑曲線，儀器推行速度要適當降低。雖然經(jīng)過測試，SZT-800型鋼軌探傷儀在推行速度為4.5 km/h的情況下仍能正常探傷，但推行速度超過4 km/h時，探傷作業(yè)人員對儀器出波報警的反應時間相應縮短，存在傷損漏檢的可能，因此在小半徑曲線上推行速度盡量控制在3 km/h以下為宜。進入曲線后，觀察軌頂面光帶位置，根據(jù)鋼軌側(cè)面磨耗情況，適當調(diào)整儀器探頭的橫向位置，確保探頭發(fā)出的超聲波對軌頭進行全覆蓋，并調(diào)大水量，改善探頭與軌頂面的耦合，使超聲波能順利通過耦合水層進行鋼軌內(nèi)部。

2.1.3 對疑似傷損報警要注意分析

軌頭任意通道出現(xiàn)長報警，或某個通道在一次波范圍內(nèi)出現(xiàn)較長位移的報警，以及直70 °通道出現(xiàn)報警，均意味著可能存在較大的傷損，應當立即反復檢查確認，還可以用同組作業(yè)的另一臺儀器對報警進行分析確認，防止傷損漏檢。

2.1.4 對傷損進行復查

注意對現(xiàn)存的傷損進行復查，尤其是一些重點監(jiān)控的傷損，要通過出波報警的通道、出波位置和位移長度，判斷出傷損大小，確認傷損是否發(fā)展變大，是否需要更換下道等。

2.1.5 重視對魚鱗傷的甄別

曲線上股鋼軌魚鱗傷較多，儀器報警聲頻繁，容易形成聽覺疲勞，一定程度上影響作業(yè)人員對報警的分析，但一定要堅持慢走細看，對魚鱗報警位移大于2個大格的要堅決判重傷。

2.1.6 重視現(xiàn)場焊縫的探傷

尤其是線上焊接的鋁熱焊焊縫，應當在焊接后軌溫降至正常溫度時立即使用SDW-900型焊縫探傷儀進行全斷面探傷，最遲不宜超過7天。有傷焊縫每年至少要使用SDW-900型焊縫探傷儀檢查2次以上。

2.2 加強數(shù)據(jù)回放分析，實現(xiàn)“二次探傷”

2.2.1 對疑似傷損要加強分析，確認為疑似傷損時安排現(xiàn)場復

查

分析過程中，發(fā)現(xiàn)有疑似傷損時，要采用多種手段進行分析和排查，通過查閱既有傷損資料、焊縫資料分析是否是既有傷損或焊縫，或者是否儀器出現(xiàn)不正常工作，產(chǎn)生不正常的非傷損報警，排除以上因素后多人共同確認為疑似傷損的，根據(jù)傷損報警通道、顯示的大小、所在軌頭部位等因素，確定復查期限，疑似傷損很大，影響行車安全的，應當通知作業(yè)人員立即進行復查，疑似傷損較大，一定程度上存在安全隱患的，要在一個星期之內(nèi)復查，一般的疑似傷損，可以在一個探傷周期內(nèi)安排復查。

2.2.2 通過回放分析，規(guī)范現(xiàn)場探傷人員的作業(yè)行為，促進標 準化作業(yè)

進行數(shù)據(jù)回放分析能看出現(xiàn)場探傷人員是否存在不規(guī)范的作業(yè)行為，如不按規(guī)定使用自動靈敏度、焊縫處不站停看波和進行標記等。對發(fā)現(xiàn)的問題要及時進行通報，以逐步規(guī)范現(xiàn)場探傷人員的作業(yè)行為，只有現(xiàn)場探傷人員按標準化作業(yè)要求進行探傷作業(yè)，才能將傷損漏檢的幾率降至最低，有效避免傷損漏檢和發(fā)生斷軌。

3 結(jié) 語

探傷檢查只是一個方面，更重要的是在探傷檢查出傷損后，線路養(yǎng)護、重點傷損的監(jiān)控以及重傷鋼軌的處理應當及時跟進，同時在鋼軌使用一定年限后，進行成段更換下道，換新鋼軌上道使用，是改善鋼軌使用狀況，確保行車安全的重要舉措。

參考文獻：

[1] 劉全仁，李強，孫高偉，等.北同蒲線鋼軌傷損分析及防范對策[A].發(fā)展重載運輸技術(shù)適應經(jīng)濟社會建設—鐵路重載運輸貨車暨工務學術(shù)研討會論文集[C].2011.