关键词：铁路；钢轨探伤车；技术应用
铁路是国民经济的大动脉，对于促进国民经济的增长具有重要意义。随着科技和经济的不断进步，我国铁路系统得到了长足的发展，并坚持以引进吸收再创新、集成创新和原始创新为发展方向，短时间内已经利用后发优势跃居到世界前列。铁路系统的发展，给铁路线路设备带来了极大的负担，高密度工作量、数字巨大的运输量、轴重和车速不断提升，使钢轨的疲劳和损伤周期逐渐缩短。若不对钢轨进行及时的缺陷检测和排除，可能会造成钢轨折断、列车颠覆以及交通中断等重大的安全事故，因而各国都在加强对钢轨无损探伤工作的重视程度，确保铁路运输的安全性和稳定性。
一、概述及特点
钢轨无损探伤技术就是利用先进的技术，在不损害钢轨使用性能的情况下，对钢轨内部组织进行缺陷检查，并通过数字化或者信息化技术，将检测出的缺陷反馈给检测技术人员。钢轨无损探伤技术的应用目的主要包括两个方面: ①精准掌握钢轨存在的内部缺陷与允许负荷、剩余使用寿命进行评估。②利用检测钢轨存在的缺陷与制造工艺的关系，通过检测反馈给制造，以提高钢轨制造工艺的改进。目前来看，钢轨无损探伤技术朝着标准化、数字化、精准化、模拟仿真化方向发展，主要体现在高精度、高效率的高精度检测仪器、检测标准规范的制定以及高精度模拟仿真软件的出现，在以后的钢轨损伤检测中，无损探伤的应用将会严格的把控检测质量、高效率高精度检测以及改进钢轨制造工艺，在铁路交通运输领域的影响将会越来越大。钢轨无损探伤技术的特点主要有以下几个方面: ①无损伤性: 无损伤探伤技术是利用先进技术，例如超声波、磁粉或者射线等，对钢轨进行质量检测，检测过程中不会损坏钢轨的使用性能和钢轨内部组织结构。②实时监控: 无损探伤技术结合数字化、信息化，能够将检测数据及时的反馈给检测人员，检测人员能够实时监控钢轨的质量状态。③高效准确: 结合计算机技术，对钢轨的检测结果能够及时的传输到计算机前端，检测结果准确有效，并能够反馈出钢轨现存缺陷与剩余使用寿命，还有操作方便，安全、隐患小等特点。
二、铁路探伤设备及方法
钢轨探伤车是装有检测轨道上钢轨伤损设备的专用车辆或专用列车。按钢轨探伤车检测原理可分为电磁钢轨探伤车和超声波钢轨探伤车两类。当前，钢轨探伤车是铁路项目改造常用设备，用其可准确掌握铁路系统运行状态，及时发现钢轨、车辆等潜在的安全隐患。
1、电磁钢轨探伤车。是根据非接触通磁法检测钢轨伤损的， 其最佳检测速度为每小时 30-70km（最高可达 100km）这种车辆不能检测钢轨腰部和钢轨接头附近的钢轨伤损。检测核伤的最佳灵敏度仅为轨头断面积的 20-25%，所以已逐步被超声波钢轨探伤车所代替。
2、超声波钢轨探伤车。这种车辆利用超声波法进行钢轨伤损探测，能够探测钢轨的轨头和轨腰范围的疲劳缺陷和焊接缺 陷，有的还能检测擦伤、轨头压溃和波浪形磨耗，以及轨底锈蚀和月牙掉块。这种车辆装有自动记录设备，能把钢轨伤损信号、 里程信号和线路特征信号等记录在同一纸带或胶片上。根据记录可分析确定伤损的大小和在钢轨内的位置，也可确定伤损所 在的线路里程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
三、钢轨无损探伤技术的应用
目前，钢轨无损探伤技术主要有超声波无损探伤、射线无损探伤、激光无损探伤、渗透无损探伤、目视无损探伤、涡流无损探伤等。
1、超声波无损探伤技术。超声波是超过人耳听觉，其频率高于 20kHz 的机械波，超声波由于具备良好的指向性、传播性、在物质中衰减性和在界面上的反射、折射特性，而广泛用于锻件、轧制件的探伤。利用超声波进行钢轨探伤时，利用功率放大器对激励信号放大，由导波传感器在钢轨的一端发出超声波，超声波在没有损伤的钢轨，导波的相速度基本保持不变; 在钢轨中遇到损伤就会发生反射、散射等信号，通过信号传递进行分析，就能高效率、高精度的找到损伤部位及损伤程度。用超声波无损探伤可以检测出钢轨中裂缝、白点、分层、气孔、未焊透等不良缺陷。优点在于穿透能力强、操作安全、设备轻便、测量精度高、高灵敏度和获得结果快等，此技术已经在钢轨探伤中广泛应用。但是超声波探伤技术也有自身的局限性，例如检测结果显示不直观、探伤结果不易保存等，还需要探索合适的处理方法将超声波反馈的信号数字化或者模态化，以便有效提取数据、分析数据和保存数据。
2、超声波探伤技术在重载钢轨的应用。铁路正朝着高速、重载的方向发展，铁路网覆盖范围广大，所需要的钢轨数量也随着增加，钢轨在铁路运输中承担着繁重的载荷，长时间的磨损、腐蚀及其他因素的影响，钢轨会发生肉眼无法观察到的缺陷，例如裂纹、锈蚀、剥离掉块等。超声波无损探伤在重载钢轨中的应用随着技术的成熟越来越普遍，介绍超声波无损探伤技术在检测重载钢轨底部和头部的应用。（1）对于钢轨底部缺陷的检测主要应用的是 00 探头，在进行钢轨底部探伤检测时，超声波无损探伤仪由晶片发射出纵波会从钢轨的头部经过钢轨腰部来到钢轨底部，在钢轨底部经界面发射后，被另一晶片接收。当钢轨中存在裂纹、缩孔以及夹杂物时，都会阻断超声波纵波信号的传输，然后根据回波显示的刻度，对钢轨中出现缺陷的类型和位置进行判断，并能够对发生裂纹的长度进行测量。（2）对钢轨的头部进行测量时，需要更换探头。根据相关规定，需使用 700 探头，为了避免钢轨头部受到其他的影响，探头的位置需与探头前进的方向成一定的斜角，目的是让钢轨中的横波从钢轨头部下颚反射到轨面上。在钢轨的头部检测过程中，如果钢轨的头部完好无损，就不会存在回波信号。如果钢轨的头部存在损伤，就会有回波反射回来。根据回波显示的情况，对损伤的大小、类型以及位置进行判断。例如钢轨头部生锈，就会出现间断的报警声，但用砂纸进行打磨后，跳跃波就会减弱; 当钢轨侧面有剥落掉块时，也会发生超声波反射的情况，说明钢轨内部产生凸凹不平的水平裂缝，钢轨内部存在着严重的损伤，需仔细进行检查。
随着我国经济的迅猛发展，铁路系统的不断扩展，一方面加强了我国的交通运输能力; 另一方面由于钢轨可能出现某些损伤，影响铁路运输过程的安全问题。无损探伤技术的运用在钢轨的探伤中起到了重要作用。从现有的导轨无损探伤技术来看，各个有各自的优势特点，企业还需要结合导轨的自身情况以及现代化技术，有效的将上述无损探伤技术相融合，继续探索更为优化的无损探伤技术，提供更为高效率、高准确度的缺陷检测。铁路是国民经济发展的关键，钢轨是铁路运输正常运行的基础性保障，做好钢轨无损探伤技术工作，对于保障铁路运输的安全性和稳定性具有重要意义。
参考文献：
[1] 张国勋，李建武，孔维功.钢轨超声探伤数据记录系统的设计[J].现代电 子技术，2017（19）.
[2] 邹定强，邢丽贤，卢观健.钢轨踏面斜裂纹伤损原因及 对策的研究[J].中国铁道科学，2016（02）.
[3] 徐于富.我国山区普通铁路钢轨非正常伤损状况分析及对策[J].上 海铁道科技，2018（03）.
论文作者:叶宁波
论文发表刊物:《科学与技术》2019年18期
论文发表时间:2020/4/28
标签：钢轨论文; 超声波论文; 技术论文; 伤损论文; 铁路论文; 缺陷论文; 损伤论文; 《科学与技术》2019年18期论文;