摘要：随着列车运行的不断提速，钢轨的健康状况直接关系着列车运行的安全稳定性，钢轨探伤技术的应用和发展成为铁路运输发展的关键要素。近年来，随着铁路运输线路的增多，运输的负荷量增大，轨道探伤密度也随之加大。传统的人工徒步检查也不能适应列车运行中钢轨维修检测的需求，钢轨探伤技术和仪器设备的投入应用，极大的提高了探伤作业的工作效率，逐渐的由人工化走向智能化检测。本文就铁路线路维修检测中钢轨探伤技术的具体应用展开研究探讨。
关键词：铁路线路；维修检测；钢轨探伤技术
0.引言
铁路是较早开展无损检测工作的部门之一，钢轨探伤是无损检测技术应用的一个重要领域，由于钢轨在使用过程中会因应力作用产生各种疲劳裂纹，如检测不及时，会造成钢轨断裂，以至于引起列车颠覆，中断交通等恶性事故，因而各国对钢轨探伤都十分重视，不惜投入大量人力物力对现役钢轨进行定期检测，以便及早发现疲劳伤损，防止断轨，确保安全。
1.钢轨探伤技术的原理
钢轨探伤检测技术主要是利用频率为超过200kHz的超声波的三个特性和传射规律，超声波的三个特性主要表现为：发射特性:当超波由一种介质进入另一种介质的时候回发生反射，当介质密度相差悬殊时，声波几乎完全反射回来。衰减特性:在传播过程中，由于受到介质或杂志的阻碍，强度会产生衰减。声速特性:在同样条件下，其在同一介质中传播速度为常数，这是进行测量的基础。
对钢轨进行探伤基本原理是利用声波在不同介质中的传播特性，用200kHz的声波射入钢轨中，当遇到钢轨损伤时，根据反射回来的信号，即可判断伤痕的位置和大小。在探伤仪上安装有不同角度的探头，分别检查不同部位的损伤。超声波探伤中应用最广泛的方法是脉冲反射法。
2.钢轨探伤工作的组织管理
钢轨探伤工作主要是依托超声波探伤技术，基于超声波的折射和反射特性和规律对钢轨现有状况进行检测，确定钢轨存在的问题和具体的发生位置，以便及时、准确、合理的采取维修和防护措施，保障列车运行过程中钢轨设施的安全性。钢轨探伤工作的展开应具有严格的时间安排和周期性、偏向性，因不同工段钢轨的磨损程度和承载负荷因设计时存在针对性和差异性，对钢轨的探伤工作周期应依据钢轨的不同特性进行“分级制”设定。从钢轨的普遍性上讲，一整年对全线的钢轨检测2次;从钢轨的特殊性上讲，因某些工段的钢轨承载运量大，负荷任务重，属重点工段，对钢轨的探伤检测应在全年检测量上在增加2次。还存在诸多特殊情况下的钢轨工段应适当增加钢轨探伤检测的次数。冬季的时候，钢轨在温度变化幅度大的情况下对外的反应发生变化，钢轨的安全性能降低，问题发生的潜在性增加，在这种情况下，应采用改变耦合剂的方法对重点的工段加大探伤检测力度和增加探伤检测次数。在桥梁、隧道、小半径曲线和大坡道地带的钢轨应地形、地物的特殊性，对钢轨安全性能的破坏性较大，对于这种工段的钢轨应根据实际情况增加探伤检测的次数。同时，对于钢轨伤损数量出现异常的，连续两个探伤周期内都出现疲劳损伤的地段应根据钢轨的运行载量增加钢轨探伤检测的次数。大修换轨初期、超过大修周期和运量和运能不匹配的地段，应根据需要适当增加探伤检测次数。无缝线路和道岔钢轨的焊缝地段除在规定探伤周期内进行探伤检测外，还应该使用专用仪器对焊缝全断面进行探伤检测，且每半年不少于1次。对于探伤机器检测盲区应采用人工检测的方式对检测盲区和相关附属设备进行全面的检测。探伤检测主要是对钢轨的伤损程度进行分析和数据记载，工作人员应基于具体的探伤数据建立钢轨伤损数据工作簿，及时对钢轨的伤损发展程度进行动态监测，提供有效数据，进行分析、质量评估，提供指导性的维修与养护实践，以助于探伤工作的质量化发展。
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3.钢轨探伤技术在不同部位的探伤应用及注意事项
3.1钢轨轨头部位探伤
按照国际上通用的钢轨轨头探测探头标准，对轨道轨头的探侧主要使用70度的探头。因轨道头部结构复杂和不规则性，为保障探测的准确性和全面性，探头着位点与探头前进方向需形成一定的夹角，使射入轨头下颚的底波反射回轨面上来，利用一次波和二次波实现对轨头的全方位的探测。根据轨头反射波原理对轨头部位的伤损情况进行判断，对钢轨轨头部位进行探测时，如果轨头部位不存在伤损问题，就不会出现回波信号；如果轨头部位存在伤损问题，就会产生回波信号，通过对回波信号的分析，对轨头的伤损位置和伤情进行判别和定位。在对钢轨轨头部位进行探测时需要注意的是探伤仪器的灵敏度把控不当和轨头部位情况的复杂性会对回波信号的判别回产生误读。所以，对于回波信号要进行对比性分析和鉴别，掌握有效的回波信号以指导实践工作。
3.2钢轨轨底部位探伤
对钢轨轨底部位进行探伤检测主要是检测轨道底部的水平裂纹和横线裂纹，对裂纹的程度进行精细化探测。由于钢轨轨底部位的特殊性和复杂性，在探伤的过程中相较于其他部门的探伤检测难度比较大。对于钢轨轨底部位水平裂纹的探伤主要使用0度探头进行探测工作。其工作原理为晶片发射出的纵波经由轨头、轨腰射入轨底，反射回的回波经另外的晶片进行信号接收，当轨道出现水平裂纹时，会对检测的超声波进行阻断，从而影响波的正常接收，出现回收预警，轨底的裂纹情况会在回波显示器中显示，根据回波显示的刻度和探测场程对裂纹的长度和深度进行测量。
对于轨底横向裂纹的探测主要采用37度探头进行探测。其工作原理为利用轨道底部横向裂纹与轨底平面呈90度夹角的端角反射回波接收进行数据分析。对钢轨轨底两种裂纹的探测需要注意的是对探头的入射点进行精确化定位，注意识别干扰性回波的识别，排除其他因素造成的过程性探测失误，加强回波分析和数据分析，在出现问题时要进行多次探测和人工探测数据对比分析，确保探测的准确性。
3.3钢轨螺纹孔部位探伤
对钢轨螺纹孔部位的探测主要采用37度的探头发射的超声波进行裂纹探伤。37度探头超声波探伤应用性广泛，在对轨底横向裂纹、其他特殊位置的水平裂纹、轨腰斜裂纹探伤中都提供了可行性的探伤应用参考。在进行钢轨螺纹孔部位的探伤过程中，为保障探伤的全面性和精确性，在每个探伤仪器上都安装了两个37度的探头，前置部位安装37度探头，后置部位安装37度和0度的组合探头，确保了探测方向的不同性和差异性要求。在对不同螺纹孔进行探伤时可以采用划分象限的方法利用前后两个探头的不同作用、探入角度实现对螺纹孔伤损情况的精细化反馈。从探伤理论来讲，每个象限内都可能存在螺纹裂纹的情况，此种探伤仪主要依托探测的方向来发挥前后不同探头的探测作用，后置探头能够采集到的二、三象限的水平裂纹和一、四象限的纵向裂纹，前置探头能够采集到的一、四象限的水平裂纹和二、三象限的纵向裂纹，通过反射作用将螺纹的裂纹波显示出来。
4.小结
综上所述，由于轨道交通的发展，钢轨轨道探伤技术已由人工作业探伤进入到一个技术化、智能化阶段，为轨道交通的安全性、稳定性提供了技术支持和人才保障。为不断推进轨道探伤技术的发展，工作人员需结合具体实际情况、工作实践，总结探伤过程中出现的问题和教训，汲取工作经验客观对待探伤现状，实现经验与技术的结合，用科学、合理的方式方法提高钢轨探伤的质量和水平。
参考文献
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[3]王琨，任虎，袁宝明，杨国强. 钢轨探伤技术在铁路线路维修检测中的应用[J].中国高新技术企业，2015（34）：81-82
论文作者:李建,王冲,黄均虎,周亮
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/13
标签：钢轨论文; 裂纹论文; 回波论文; 伤损论文; 部位论文; 技术论文; 工段论文; 《基层建设》2019年第28期论文;