無縫線路鋼軌探傷的影響因素分析

李杰 李曉娜

摘要：無縫線路承擔運量繁重的鐵路客運、貨運運輸任務，經歷數年的服役后，開始出現疲勞狀態，鋼軌內部材質中的細微裂紋、焊縫部位的氣孔夾雜等傷損逐漸發展擴大，逐步形成影響列車運營的安全隱患，因此對線路鋼軌進行無損檢測非常重要。影響軌道的因素有很多種，應當根據實際情況，適當調整軌道探傷周期，促使列車行駛的安全。

關鍵詞：無縫線路;鋼軌探傷;影響因素

無縫線路鋼軌探傷的影響因素

1母材的影響

1.1尺寸方面

無縫線路鋼軌在使用過程中會受到各種因素影響，比如：軌道結構、線路幾何尺寸等都會影響到線路鋼軌狀態，在列車行駛過程中，會對鋼軌產生一定的沖擊，進而導致鋼軌產生微小的形變，并且列車帶來的荷載力也會對鋼軌內部產生影響，而這個影響的程度與鋼軌尺寸、受力面積、截斷面等位置有關。為此，需要對鋼軌受力范圍和受力點進行精準可靠的測算，制定出合理的探傷周期。在列車經過以后，所產生的應力到達鋼軌內部后，鋼軌受到應力的方式有動應力、接觸應力、附加應力、殘余應力等，并且線路鋼軌會應用在各種環境中，由于環境的不同鋼軌也會受到各種溫度應力的影響，鋼軌的受理范圍、內部損傷應力特征等帶來的影響具體見表1。

1.2螺孔受力的影響

在鋼軌接頭至接頭兩側各延伸3m范圍內，列車會對接觸面形成正應力及剪應力，正應力沿橫斷面傳遞，剪應力沿縱斷面傳遞，兩股應力傳遞至軌腰處，在螺孔位置形成應力集中。在兩股應力長期反復作用下，螺孔附近極易產生疲勞傷損，且細微裂紋發展較快，根據力的傳遞規律，第一螺孔受影響最大，第二孔較小。當內部細微裂紋發展至鋼軌表面時成為表面裂紋，在螺孔所在的幾何面中，人為添加一條正線一條法線，將幾何面沿逆時針方向分割為第Ⅰ象限、第Ⅱ象限、第Ⅲ象限及第Ⅳ象限，裂紋沿橫斷面不斷發展，會成為第Ⅰ、Ⅲ象限螺孔裂紋;沿縱斷面不斷發展，會形成第Ⅱ、Ⅳ象限螺孔裂紋。螺孔裂紋繼續發展會直接造成鋼軌折斷。

1.3溫度的影響

線路鋼軌由于會應用到各種環境中，面對不同環境產生的溫度應力影響也不同，由于鋼軌材質自身的性質，在外界溫度發生改變時，會隨著溫度產生一定的變化。當外界出現高溫、低溫、溫度突然變化的情況時，會加快鋼軌受傷程度，而這種溫度影響最大的是我國北方城市，尤其是在冬季階段，鋼軌損傷程度比較嚴重。為此，在北方地區入冬和春融時期，將會是軌道探傷工作的重要時間節點。

1.4線路曲線的影響

為平衡鐵路線路對生活、生產的需要，不僅存在直線線路，還需鋪設曲線線路。在曲線線路上，接觸面承受的縱向沖擊力遠高于直線線路。而且為滿足列車通過時的平衡、減少傾斜，專門為線路設計了超高，以保障列車平穩通過。但是曲線超高的存在會在列車通過時形成轉動慣性，對鋼軌形成彎曲應力，彎曲應力容易使鋼軌軌頭內部形成核狀傷損，我們稱之為核傷，彎曲應力與鋼軌型號成反比，但形成的核傷與鋼軌型號不成比例，整體上呈無規律分布。

1.5鋼軌型號的影響

目前我國普遍使用的鋼軌型號有60kg/m軌、50kg/m軌及43kg/m軌。整體來說，鋼軌的剛度隨型號的增大而提高。列車通過時會在列車輪對與鋼軌的接觸面（后文簡稱接觸面）形成剪應力，剪應力會對鋼軌造成彎曲形變，鋼軌剛度越高，彎曲形變越小;形變越小，傷損發展越緩慢。

1.6其他特殊區段的影響

除上述線路區段外，還有部分區段的特性會對線路鋼軌造成影響，如橋梁、隧道、涵洞等，應根據具體區段的特性針對性地定制鋼軌探傷周期。

2焊縫的影響

無縫線路一般應用在鋼軌之間的鏈接，是通過焊接的方式促使鋼軌與鋼軌之間相連接，是組成電氣化鐵路的一個主要部分。現階段，鋼軌焊接方式只要有鋁熱焊、閃光焊、氣壓焊這3種方式，其中鋁熱焊是使用最廣泛的一種焊接方式。在應用鋁熱焊接的過程中，對焊接工藝和工作人員專業技能具有較高的要求，焊接過程中，工作人員焊接操作水平、焊接溫度、密貼閉合空間不嚴密等因素都會造成焊接工作出現各種問題，常見的焊接缺陷有氣孔、夾渣、裂縫、表面凹凸不平等，這些問題的存在都會為后期列車使用帶來安全隱患。完成焊接步驟以后，焊接口處會留有一定形狀的焊筋，這就需要工作人員對其進行打磨，只有經過打磨并且符合列車通行以后才允許投入使用。隨著使用時間的不斷增加，焊縫位置的鋼軌很容易存在產生疲勞裂紋的安全隱患，為此需要對其進行探傷工作，一般情況下，對鋼軌的探傷范圍起始于焊縫，沿著焊縫兩側向延伸200mm，該范圍內就是探傷檢測工作中的主要位置。鋼軌焊接采用鋁熱焊縫方式的，探傷周期通常情況下是180天，開展探傷工作一般采用超聲波儀器進行檢測。另外，針對鋼軌曲線階段和重載地段采用焊接方式連接的，應當合理地對探傷周期進行調整，適當縮短探傷周期。

3結語

綜上所述，軌道探傷工作對軌道正常運行起到至關重要的作用，軌道使用過程中，會受到焊縫、母材等方面的影響，常溫情況下對軌道探傷通常要求一個季度1次，特殊季節可適當縮短或延長探傷周期，找到軌道容易出現損傷的關鍵點，結合實際情況，根據相關標準要求調整探傷周期，保證列車行駛安全性。

參考文獻

[1]鋼軌軌頭探傷不合原因分析[J].劉曉衛，歐陽珉路，周劍華，王瑞敏，趙國知.武漢工程職業技術學院學報.2021（03）

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