鋼軌探傷車漏檢傷損原因分析及對策研究

秦懷兵

(神華集團(tuán)朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司，河北肅寧062350)

鋼軌探傷車漏檢傷損原因分析及對策研究

秦懷兵

(神華集團(tuán)朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司，河北肅寧062350)

朔黃鐵路正線鋼軌探傷目前采用探傷車及探傷儀交叉作業(yè)、周期交替、優(yōu)勢互補(bǔ)的模式，同時(shí)對探傷車及探傷儀檢測數(shù)據(jù)實(shí)行一體化管理，逐月分析比對2種方式的探傷數(shù)據(jù)。分析表明，探傷車和探傷儀均存在漏檢鋼軌傷損的問題;2年來探傷車?yán)塾?jì)漏檢鋼軌重傷109處，其中因探傷車系統(tǒng)原因?qū)е碌穆z傷損占82%，主要原因包括自動對中不良、超聲波晶片入射角度不合理等。針對漏檢原因提出了相應(yīng)的解決方案。

探傷車;鋼軌傷損;漏檢;原因及對策

目前鋼軌探傷車在國內(nèi)普速鐵路及高速鐵路得到廣泛應(yīng)用。由于受探傷車能力限制、車下機(jī)械架構(gòu)調(diào)整不到位、檢測參數(shù)設(shè)置不合理、線路及鋼軌狀態(tài)不良等內(nèi)外部因素影響，鋼軌探傷車陸續(xù)產(chǎn)生漏檢傷損的問題［1-4］。

朔黃鐵路公司2013年4月引進(jìn)了鋼軌探傷車(見圖1)，2013年10月正式上線運(yùn)行。該探傷車采用美國SPERRY公司的轉(zhuǎn)向架式探傷系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理采用SYS1900檢測系統(tǒng)。朔黃鐵路正線鋼軌探傷目前采用探傷車及探傷儀交叉作業(yè)、周期交替、優(yōu)勢互補(bǔ)的模式，同時(shí)對探傷車及探傷儀檢測數(shù)據(jù)實(shí)行一體化管理，每月綜合統(tǒng)計(jì)2種探傷方式的傷損檢出和漏檢情況，分析各自漏檢原因。自2014年5月開始進(jìn)行探傷車漏檢分析統(tǒng)計(jì)以來，至2016年5月，2年來探傷車?yán)塾?jì)漏檢鋼軌重傷109處［5-6］。朔黃鐵路公司正嘗試探索正線探傷以探傷車為主、探傷儀為輔的管理模式，而探傷車漏檢傷損成為制約探傷模式變革的主要因素，因此亟需提高探傷車檢測質(zhì)量，提升傷損檢出率［7］。

圖1 朔黃鐵路鋼軌探傷車

1 探傷車漏檢傷損統(tǒng)計(jì)

1.1 漏檢傷損類型統(tǒng)計(jì)

2014年5月至2016年5月，探傷車?yán)塾?jì)漏檢重傷109處，漏檢傷損類型及數(shù)量見圖2。其中漏檢核傷64處，焊縫傷損22處，核傷和焊縫傷損是探傷車漏檢的主要類型。2年來朔黃鐵路正線累計(jì)發(fā)現(xiàn)鋼軌核傷161處，探傷車漏檢核傷數(shù)量占檢出核傷總數(shù)的40%;累計(jì)發(fā)現(xiàn)焊縫傷損130處，探傷車漏檢焊縫傷損數(shù)量占檢出焊縫傷損總數(shù)的17%。

圖2 漏檢傷損類型統(tǒng)計(jì)

1.2 漏檢傷損原因統(tǒng)計(jì)

探傷車?yán)塾?jì)漏檢重傷109處。其中系統(tǒng)未檢出82處，系統(tǒng)未識別7處，人工未識別20處。因系統(tǒng)原因共漏檢89處，占漏檢總數(shù)的82%。漏檢傷損原因統(tǒng)計(jì)見圖3。

探傷系統(tǒng)未檢出的82處傷損全部位于軌頭部位。其中核傷52處，焊縫傷損15處，下顎裂紋11處，軌頭裂紋3處，掉塊1處。

探傷系統(tǒng)未識別的7處傷損全部集中在2014年。檢測系統(tǒng)升級后，自2014年9月至今未出現(xiàn)系統(tǒng)未識別現(xiàn)象。

探傷系統(tǒng)檢出后人工未判傷20處，大部分是因?yàn)榛夭@示較弱或受異常波干擾，未引起檢測員足夠重視，或因檢測員判傷經(jīng)驗(yàn)不足導(dǎo)致的。

圖3 漏檢傷損原因統(tǒng)計(jì)

2 探傷車漏檢傷損典型案例

2.1 軌頭核傷

2015年8月13日，探傷儀檢出朔黃鐵路上行線K285+995左股41#鋼軌軌頭內(nèi)側(cè)核傷8 mm×10 mm，判重傷。鋼軌下線解剖后核傷情況見圖4，該傷損位于軌頭內(nèi)側(cè)頂面下10 mm處，16 mm×7 mm核傷。

圖4 K285+995左股軌頭內(nèi)側(cè)核傷

探傷車檢測日期為2015年8月7日，比探傷儀判傷早6 d，檢測速度為66 km/h，對中良好，各通道工作正常，靈敏度適中，在K285+995前后各200 m范圍內(nèi)未找到類似核傷出波，未檢出此傷。

2.2 焊縫傷損

2015年1月3日，探傷儀檢出朔黃鐵路上行線K11+125右股鋁熱焊焊縫中心軌頭核傷10 mm× 12 mm，判重傷。探傷儀檢測B顯圖局部見圖5。

圖5 K11+125右股探傷儀B顯圖局部

探傷車檢測日期為2014年12月27日，比探傷儀判傷早6 d，檢測速度為68.78 km/h，各通道工作正常，靈敏度適中，陣列式探頭外口出波，出波較小，數(shù)據(jù)分析人員未對其識別。探傷車檢測B顯圖局部見圖6。

圖6 K11+125右股探傷車B顯圖局部

2.3 軌頭下顎裂紋

2015年2月14日，探傷儀檢出朔黃鐵路下行線K354+825左股距駛?cè)攵?00 mm處軌頭內(nèi)側(cè)下顎斜裂紋長10 mm，判重傷。

探傷車檢測日期為2015年2月12日，比探傷儀判傷早2 d，檢測速度為68 km/h，各通道工作正常，靈敏度適中，對中良好，在K354+825前后各200 m范圍內(nèi)未找到類似下顎裂紋出波，均為正常接頭，未檢出此傷。

2.4 軌頭縱向水平裂紋

2015年8月9日，探傷儀檢出朔黃鐵路下行線K348+500右股20#鋼軌駛?cè)攵塑夘^縱向水平裂紋10 mm×7 mm，判重傷。鋼軌下線解剖后縱向水平裂紋情況見圖7，傷損位于軌頂面下5 mm。

圖7 K348+500右股軌頭縱向水平裂紋

探傷車檢測日期為2015年8月5日，比探傷儀判傷早4 d，檢測速度為65 km/h，對中良好，各通道工作正常，靈敏度適中，在K348+500前后各200 m范圍內(nèi)未找到類似縱向水平裂紋出波，未檢出此傷。

3 探傷車漏檢傷損主要原因分析

3.1 探傷系統(tǒng)自身原因

3.1.1 探輪與鋼軌對中不良

1)對中不良造成一次波漏檢傷損。一次波聲束偏離鋼軌中心，造成部分區(qū)域無法掃查，漏檢傷損。

2)對中不良造成二次波漏檢傷損。X-Fire型探輪前后偏斜70°晶片可發(fā)射超聲波，經(jīng)軌頭下顎反射后，二次波能覆蓋軌距側(cè)，掃查軌距角處核傷。若自動對中不良，則X-Fire型探輪偏離鋼軌縱向中心線，偏斜70°晶片發(fā)射的超聲波入射點(diǎn)發(fā)生變化，導(dǎo)致二次波偏離，掃查范圍變小，造成漏檢傷損。朔黃鐵路公司利用新研發(fā)的探輪試驗(yàn)裝置，對軌距角處存在漏檢核傷的鋼軌切割后，上試驗(yàn)臺進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，探輪對中良好的情況下能夠檢出該傷損;逐漸向外拉動至偏移量達(dá)到4 mm時(shí)，無法檢出該傷損。此時(shí)，0°底波正常顯示，但系統(tǒng)無法顯示對中已偏離。

3.1.2 X-Fire型探輪晶片偏斜角度設(shè)置不適用于75 kg/m鋼軌檢測

朔黃鐵路上行線(重車線)全部為75 kg/m鋼軌，下行線(空車線)全部為60 kg/m鋼軌。探傷車X-Fire型探輪的偏斜70°晶片的偏斜角度為17.5°，檢測60 kg/m鋼軌時(shí)效果較好;而檢測75 kg/m鋼軌時(shí)，晶片發(fā)射的超聲波經(jīng)鋼軌下顎部位反射后，二次波不能有效覆蓋軌距角范圍。經(jīng)計(jì)算分析，此情況下X-Fire型探輪偏斜晶片的超聲波入射角度為9.2°，而選用7.4°的超聲波入射角對75 kg/m鋼軌軌距角處小核傷檢出更有效，此時(shí)對應(yīng)的X-Fire型探輪70°晶片的偏斜角度為14°。

偏斜角度不合理的情況下，如果同時(shí)發(fā)生對中不良，X-Fire型探輪二次波偏離更遠(yuǎn)，傷損反射超聲波被接收較少或無法被接收，更容易漏檢傷損。

3.1.3 傷損位置及取向

超聲波探傷時(shí)，傷損取向與超聲波聲束傳播方向相垂直的情況下其反射聲能量最強(qiáng)，檢出效果最好;反之，傷損取向與超聲波聲束傳播方向平行時(shí)反射能量最弱，不易被檢出。

3.2 外部原因

3.2.1 檢測速度

由于探傷車高速運(yùn)行和傷損自動識別，高速檢測過程中其核傷檢測靈敏度要比探傷儀低，同時(shí)也會產(chǎn)生大量的雜波。

高速檢測時(shí)，速度越高對靈敏度的調(diào)整越敏感。如果靈敏度調(diào)整不及時(shí)，靈敏度低會造成系統(tǒng)未檢出，靈敏度高則會出現(xiàn)更多的雜波。

3.2.2 鋼軌軌面狀態(tài)

鋼軌軌面狀態(tài)對探傷檢測質(zhì)量影響較大。嚴(yán)重側(cè)磨造成的軌頭形態(tài)變化會破壞探頭耦合;軌面裂紋或剝落掉塊會阻擋超聲波入射，造成檢測盲區(qū);表面斜裂紋也會形成軌頭核傷狀，干擾反射;焊筋反射會干擾操作人員對焊縫及熱影響區(qū)傷損的判斷。

3.2.3 線路條件

線路不平順，探輪會產(chǎn)生上下跳動和左右晃動，此時(shí)A顯示波器可以看出界面波、監(jiān)視波、底波等劇烈抖動。如0°界面波跳出閘門則其他通道將無法正常檢測，可能造成傷損漏檢。

機(jī)車撒沙或軌面涂油會造成動態(tài)耦合不良，影響檢測。

3.3 人為因素

鋼軌探傷技術(shù)性較強(qiáng)，要求探傷人員不但能熟練地操作檢測設(shè)備，而且還要熟知鋼軌結(jié)構(gòu)以及超聲波A型顯示和B型顯示的波形含義，通過波形識別結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)判斷是否為傷損。數(shù)據(jù)分析人員如經(jīng)驗(yàn)不足或受異常波干擾，會造成人為漏判傷損。

4 減少傷損漏檢的措施

4.1 改善E-core自動對中效果

進(jìn)行E-core硬件系統(tǒng)改進(jìn)及軟件系統(tǒng)升級。但由于技術(shù)封鎖，改善E-core自動對中效果需美國SPERRY公司提供支持。

4.2 研究合理晶片入射角度

針對現(xiàn)有探傷系統(tǒng)不適應(yīng)國內(nèi)75 kg/m鋼軌檢測，造成大量漏檢的問題，利用公司已建成的探輪試驗(yàn)臺，繼續(xù)研究適應(yīng)75 kg/m鋼軌軌距角核傷檢測的晶片入射角度，訂制相對應(yīng)的探輪進(jìn)行試驗(yàn)。

4.3 加強(qiáng)數(shù)據(jù)對比分析

數(shù)據(jù)分析時(shí)應(yīng)利用雙顯示屏回放，將前后2次檢測數(shù)據(jù)同步播放，發(fā)現(xiàn)疑似傷損時(shí)對比前期數(shù)據(jù)，提高疑似傷損的辨別能力。

4.4 做好機(jī)械架構(gòu)保養(yǎng)、調(diào)整

按標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整好探輪、探輪懸掛構(gòu)架、E-core、伺服作動器、耦合水噴頭和輪緣水噴頭的技術(shù)狀態(tài)，按周期進(jìn)行保養(yǎng)。

4.5 做好SYS1900系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置與調(diào)整

檢測作業(yè)時(shí)，必須根據(jù)車速、環(huán)境溫度、線路質(zhì)量和系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)，隨時(shí)調(diào)節(jié)SYS1900系統(tǒng)各通道參數(shù)，做好增益、延遲、閘門寬度、閾值的調(diào)整。

4.6 合理控制檢測速度

為提高曲線地段傷損檢出率，需要適當(dāng)降低檢測速度。經(jīng)驗(yàn)表明，R=400 m曲線上，車速控制在40 km/h左右;R=500 m曲線上，車速控制在50 km/h左右;R=600 m曲線上，車速控制在60 km/h左右。

4.7 提高線路質(zhì)量、改善軌面狀態(tài)

對線路不平順地段安排大機(jī)搗固或人工保養(yǎng)，及時(shí)打磨軌面不良鋼軌，及時(shí)更換磨耗超限鋼軌。

5 結(jié)語

從鋼軌探傷車自身結(jié)構(gòu)而言，鋼軌探傷車漏檢傷損的主要原因是自動對中不良和超聲波晶片入射角度不合理，因此必須改進(jìn)探傷車設(shè)計(jì)，才能有效減少探傷車漏檢傷損。從使用者角度而言，降低檢測速度、加強(qiáng)機(jī)構(gòu)保養(yǎng)、合理調(diào)整參數(shù)、改善線路條件和軌面狀態(tài)、提高人員操作技能和分析能力，可減少探傷車漏檢傷損。

［1］徐其瑞，石永生，許貴陽，等．GTC-80型鋼軌探傷車及其運(yùn)用［J］．中國鐵路，2013(11):55-58．

［2］徐其瑞，劉峰．鋼軌探傷車技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用［J］．中國鐵路，2011(7):38-41．

［3］石永生，羅國偉，徐其瑞．鋼軌探傷車對軌頭核傷檢測能力的分析［J］．無損檢測，2014(9):36-41．

［4］石永生，張全才，李杰，等．探傷車與探傷儀的軌頭核傷檢測能力對比分析［J］．鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2012(1):99-101．

［5］石永生，張玉華，李培，等．高速鐵路鋼軌探傷車動態(tài)靈敏度設(shè)置探討［J］．鐵道建筑，2014(9):113-116．

［6］張玉華，許貴陽，李培，等．鋼軌探傷車自主化超聲檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)［J］．中國鐵道科學(xué)，2015(5):131-135．

［7］黎連修．有關(guān)鋼軌探傷若干問題討論［C］//2013年鐵道工務(wù)探傷技術(shù)研討會論文集．北京:中國鐵道學(xué)會工務(wù)委員會，2013:1-5．

Cause Analysis and Its Countermeasure Research of Flaw Missing Detection by Flaw Detection Car

QIN Huaibing
(Shuohuang Railway Development Co．，Ltd．，Shenhua Group，Suning Hebei 062350，China)

T he rail flaw detection of main Shuohuang railway line adopts the mode of cross-operation，cycle alternation and complementary advantages of flaw detection car and flaw detector．T he integrated management for the inspection data of flaw detection car and flaw detector is implemented and flaw detection data of two methods are analyzed and compared monthly．T he analysis shows that the flaw detection car and flaw detector both have the disadvantages of missing detection for rail flaw，flaw detection car had missed 109 rail severe injuries accumulatively in two years，82%of which were caused by flaw detection car system，and the main causes included the poor automatic centering，unreasonable ultrasonic chip incident angle，and so on．T he corresponding solutions were put forward based on causes of missing detection．

Flaw detection car;Rail flaw;M issing detection;Causes and countermeasures

U213．4+3

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2016．12．31

1003-1995(2016)12-0117-04

(責(zé)任審編周彥彥)

2016-07-27;

2016-09-13

秦懷兵(1969—)，男，高級工程師。