高速鐵路無損探傷技術(shù)運(yùn)用管理及策略

蔣根 孟仲戰(zhàn)

摘 要：鐵路是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大動脈，鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性，是關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大事。無損探傷技術(shù)對于檢測部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、機(jī)械強(qiáng)度、使用性能及其壽命具有無可比擬的優(yōu)勢，已經(jīng)在鐵路鋼軌探傷檢測領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。本文將主要圍繞無損探傷檢測技術(shù)的應(yīng)用、運(yùn)行及其管理進(jìn)行簡單論述。

關(guān)鍵詞：鋼軌；無損探傷；運(yùn)行管理

1 概述

鐵路是國民經(jīng)濟(jì)的大動脈，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的增長具有重要意義。隨著科技和經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，我國鐵路系統(tǒng)得到了長足的發(fā)展，并堅(jiān)持以引進(jìn)吸收再創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和原始創(chuàng)新為發(fā)展方向，短時間內(nèi)已經(jīng)利用后發(fā)優(yōu)勢躍居到世界前列。鐵路系統(tǒng)的發(fā)展，給鐵路線路設(shè)備帶來了極大的負(fù)擔(dān)，高密度工作量、數(shù)字巨大的運(yùn)輸量、軸重和車速不斷提升，使鋼軌的疲勞和損傷周期逐漸縮短。若不對鋼軌進(jìn)行及時的缺陷檢測和排除，可能會造成鋼軌折斷、列車顛覆以及交通中斷等重大的安全事故，因而各國都在加強(qiáng)對鋼軌探傷工作的重視程度，確保鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。

2 無損探傷技術(shù)在鋼軌探傷中的應(yīng)用

2.1 無損探傷技術(shù) 無損探傷是在對待檢測對象無損害的基礎(chǔ)上，利用聲、光、熱、電、磁等物理手段對材料內(nèi)部的缺陷及異常進(jìn)行檢測的一項(xiàng)技術(shù)。無損探傷技術(shù)對待檢部件不產(chǎn)生任何損傷，對缺陷的查找具有極高的效率，能對部件的質(zhì)量及運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，從而有效防止災(zāi)難性后果的發(fā)生。在使用無損探傷技術(shù)時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①檢測結(jié)果可靠性較高，但仍存在一定的局限性，因此可在特殊情況下使用多種檢測技術(shù)，已作出準(zhǔn)確的缺陷判斷；②檢測結(jié)果的評價是基于檢測結(jié)果而言的，只能作為部件質(zhì)量及性能判定標(biāo)準(zhǔn)的參考，而不能作為唯一依據(jù)；③技術(shù)實(shí)施時間方面，應(yīng)根據(jù)部件的制作順序，安排合理的檢測工序，如焊縫檢測時，應(yīng)在熱處理前和熱處理后分別對其檢測，以確保部件質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

2.2 無損探傷技術(shù)在鋼軌探傷中的應(yīng)用 鋼軌常見缺陷分為兩類，一類為先天遺留缺陷，另一類為使用過程中產(chǎn)生的缺陷，即鋼軌傷損。鋼軌傷損形成原因較為復(fù)雜，如鋼軌核傷、接頭部位傷損以及裂紋等。其中核傷是由于制作時原材料不達(dá)標(biāo)或使用過程中由于應(yīng)力過于集中而產(chǎn)生的，主要集中在鋼軌頭部內(nèi)側(cè)；鋼軌接頭是鋼軌線路系統(tǒng)中較為薄弱的環(huán)節(jié)，車輪在接頭處產(chǎn)生的作用力相對于其他部位要大60%左右，因此極易造成應(yīng)力過大，導(dǎo)致鋼軌螺孔裂紋、下頦裂紋。當(dāng)鋼軌出現(xiàn)裂紋缺陷時，利用超聲儀器對其進(jìn)行探傷，其不同方向的回波信號高度會有明顯的差異，探測方向與缺陷平行時，回波信號較低；探測方向垂直于缺陷方向時，回波最高；同時還具有波幅寬、多峰的特點(diǎn)。若鋼軌缺陷為

點(diǎn)狀夾渣時，回波的波形較穩(wěn)，高度較低，不同方向的檢測回波差異性較小，但稍微一動探頭就會消失。若部件中含有氣孔，則聲阻抗較小，波形為尖銳、陡直狀；若為夾渣引起的缺陷，則聲阻抗較大，得到的反射波較低，波形寬，呈現(xiàn)齒狀。

3 無損探傷運(yùn)行模式探討

高速鐵路鋼軌探傷檢測工作與一般監(jiān)測工作不同，具有站間距離長、人工檢測困難、探傷時間受限等特點(diǎn)。站站之間的距離較長，個別站間距可達(dá)100km，且橋梁和隧道較多，給人工檢測造成了極大障礙，小型探傷儀器在有限的時間內(nèi)無法完成鐵路正線探傷任務(wù)。使用現(xiàn)代化、自動化、效率高的探傷車進(jìn)行鋼軌的檢測，可獲得較為準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，并能對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行追溯，利用計(jì)算機(jī)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算出來后對傷損進(jìn)行識別，以及能實(shí)現(xiàn)夜間連續(xù)作業(yè)。隨著高速鐵路的發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，使用探傷車取代探傷儀來完成正線鋼軌的探傷任務(wù)是必然趨勢，但實(shí)現(xiàn)這一目的需要解決一些技術(shù)以及管理方面的問題。

3.1 技術(shù)方面 探傷車與探傷儀相比，利用的聲學(xué)原理不同，其檢測特性也存在差異性。探傷儀對軌道兩側(cè)的檢測效果較好，尤其是在對軌道距角近表面的小核傷進(jìn)行探測時，可獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果，并且靈敏度較高，但對于軌道中心部位的核傷檢測效果卻并不理想。探傷車對整個軌道的覆蓋面比較廣，基本可實(shí)現(xiàn)無明顯盲區(qū)檢測，但探傷車檢測方法為一次波檢測，因此軌道面對檢測結(jié)果的影響較大，尤其是在檢測軌距角近表面的小核傷時，其檢測效果要低于探傷儀。探傷儀對于70°通道設(shè)計(jì)進(jìn)行探測時，采用偏斜角入射，并使用二次波探傷，其探測結(jié)果更具可靠性，比較符合我國當(dāng)前鐵路軌道核傷的檢測需求。探傷儀和探傷車各具優(yōu)點(diǎn)，同時也存在不足，應(yīng)充分利用二者之間的差異互補(bǔ)性，以提高我國鐵路軌道探傷工作的效率。

3.2 管理方面 首先，應(yīng)加強(qiáng)鋼軌的維護(hù)管理工作。實(shí)踐表明，鋼軌狀況對超聲檢測結(jié)果影響較大。如軌道側(cè)磨嚴(yán)重時，可能造成軌道形態(tài)發(fā)生變化，這對探測設(shè)備的探頭耦合具有巨大的損害作用；軌面出現(xiàn)裂紋或者出現(xiàn)剝離掉塊的現(xiàn)象時，會對超聲入射產(chǎn)生極大的阻礙，導(dǎo)致檢測出現(xiàn)盲區(qū)；焊筋對超聲信號的反射會干擾檢測人員對檢測結(jié)果的判斷。為防止以上情況的發(fā)生，應(yīng)加強(qiáng)對鐵路鋼軌的養(yǎng)護(hù)管理。在鋼軌防斷治理方面，除依靠探傷檢測外，還應(yīng)制定科學(xué)的鋼軌維護(hù)管理制度，以保障鋼軌使用性能的正常性。如鋼軌焊接時，應(yīng)做好焊筋的打磨工作，減少焊筋反射對探傷結(jié)果的影響；對鋼軌進(jìn)行適時的修理性打磨，進(jìn)一步消除鋼軌表面的微小裂紋，提高軌面超聲信號的入射效果。其次，做好各項(xiàng)運(yùn)用管理工作。為減少因運(yùn)輸原因造成的疲勞作業(yè)，應(yīng)按照鋼軌的探傷周期對其進(jìn)行檢測，及時做好各項(xiàng)缺陷的排除工作。對探傷儀進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定，排除傷損后將探傷儀的靈敏度提高6-9dB，以檢測修復(fù)效果；建立健全傷損復(fù)核反饋機(jī)制，將出波位置、幅度、軌道表面狀況等信息進(jìn)行詳實(shí)的記錄；加強(qiáng)對探傷儀和探傷車的運(yùn)用管理工作，提高檢測水平及判傷水平。在設(shè)備的配制方面，應(yīng)以探傷車為主，探傷儀為輔，以確保探測結(jié)果的準(zhǔn)確性、全面性、可靠性。

4 總結(jié)

無損探傷以其高效性、便捷性、無損傷等優(yōu)點(diǎn)得到了眾多行業(yè)的認(rèn)可，已經(jīng)在鋼軌、機(jī)械設(shè)備、焊接等多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。鐵路是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵，鋼軌是鐵路運(yùn)輸正常運(yùn)行的基礎(chǔ)性保障，做好鋼軌缺陷的檢測工作，對于保障鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性具有重要意義。

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