無(wú)縫線路鋼軌探傷的影響因素分析

李杰 李曉娜

摘要：無(wú)縫線路承擔(dān)運(yùn)量繁重的鐵路客運(yùn)、貨運(yùn)運(yùn)輸任務(wù)，經(jīng)歷數(shù)年的服役后，開始出現(xiàn)疲勞狀態(tài)，鋼軌內(nèi)部材質(zhì)中的細(xì)微裂紋、焊縫部位的氣孔夾雜等傷損逐漸發(fā)展擴(kuò)大，逐步形成影響列車運(yùn)營(yíng)的安全隱患，因此對(duì)線路鋼軌進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)非常重要。影響軌道的因素有很多種，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)調(diào)整軌道探傷周期，促使列車行駛的安全。

關(guān)鍵詞：無(wú)縫線路;鋼軌探傷;影響因素

無(wú)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(wú)縫線路鋼軌在使用過(guò)程中會(huì)受到各種因素影響，比如：軌道結(jié)構(gòu)、線路幾何尺寸等都會(huì)影響到線路鋼軌狀態(tài)，在列車行駛過(guò)程中，會(huì)對(duì)鋼軌產(chǎn)生一定的沖擊，進(jìn)而導(dǎo)致鋼軌產(chǎn)生微小的形變，并且列車帶來(lái)的荷載力也會(huì)對(duì)鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生影響，而這個(gè)影響的程度與鋼軌尺寸、受力面積、截?cái)嗝娴任恢糜嘘P(guān)。為此，需要對(duì)鋼軌受力范圍和受力點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)可靠的測(cè)算，制定出合理的探傷周期。在列車經(jīng)過(guò)以后，所產(chǎn)生的應(yīng)力到達(dá)鋼軌內(nèi)部后，鋼軌受到應(yīng)力的方式有動(dòng)應(yīng)力、接觸應(yīng)力、附加應(yīng)力、殘余應(yīng)力等，并且線路鋼軌會(huì)應(yīng)用在各種環(huán)境中，由于環(huán)境的不同鋼軌也會(huì)受到各種溫度應(yīng)力的影響，鋼軌的受理范圍、內(nèi)部損傷應(yīng)力特征等帶來(lái)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(cè)各延伸3m范圍內(nèi)，列車會(huì)對(duì)接觸面形成正應(yīng)力及剪應(yīng)力，正應(yīng)力沿橫斷面?zhèn)鬟f，剪應(yīng)力沿縱斷面?zhèn)鬟f，兩股應(yīng)力傳遞至軌腰處，在螺孔位置形成應(yīng)力集中。在兩股應(yīng)力長(zhǎng)期反復(fù)作用下，螺孔附近極易產(chǎn)生疲勞傷損，且細(xì)微裂紋發(fā)展較快，根據(jù)力的傳遞規(guī)律，第一螺孔受影響最大，第二孔較小。當(dāng)內(nèi)部細(xì)微裂紋發(fā)展至鋼軌表面時(shí)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(shí)針?lè)较蚍指顬榈冖裣笙?、第Ⅱ象限、第Ⅲ象限及第Ⅳ象限，裂紋沿橫斷面不斷發(fā)展，會(huì)成為第Ⅰ、Ⅲ象限螺孔裂紋;沿縱斷面不斷發(fā)展，會(huì)形成第Ⅱ、Ⅳ象限螺孔裂紋。螺孔裂紋繼續(xù)發(fā)展會(huì)直接造成鋼軌折斷。

1.3溫度的影響

線路鋼軌由于會(huì)應(yīng)用到各種環(huán)境中，面對(duì)不同環(huán)境產(chǎn)生的溫度應(yīng)力影響也不同，由于鋼軌材質(zhì)自身的性質(zhì)，在外界溫度發(fā)生改變時(shí)，會(huì)隨著溫度產(chǎn)生一定的變化。當(dāng)外界出現(xiàn)高溫、低溫、溫度突然變化的情況時(shí)，會(huì)加快鋼軌受傷程度，而這種溫度影響最大的是我國(guó)北方城市，尤其是在冬季階段，鋼軌損傷程度比較嚴(yán)重。為此，在北方地區(qū)入冬和春融時(shí)期，將會(huì)是軌道探傷工作的重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

1.4線路曲線的影響

為平衡鐵路線路對(duì)生活、生產(chǎn)的需要，不僅存在直線線路，還需鋪設(shè)曲線線路。在曲線線路上，接觸面承受的縱向沖擊力遠(yuǎn)高于直線線路。而且為滿足列車通過(guò)時(shí)的平衡、減少傾斜，專門為線路設(shè)計(jì)了超高，以保障列車平穩(wěn)通過(guò)。但是曲線超高的存在會(huì)在列車通過(guò)時(shí)形成轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，對(duì)鋼軌形成彎曲應(yīng)力，彎曲應(yīng)力容易使鋼軌軌頭內(nèi)部形成核狀傷損，我們稱之為核傷，彎曲應(yīng)力與鋼軌型號(hào)成反比，但形成的核傷與鋼軌型號(hào)不成比例，整體上呈無(wú)規(guī)律分布。

1.5鋼軌型號(hào)的影響

目前我國(guó)普遍使用的鋼軌型號(hào)有60kg/m軌、50kg/m軌及43kg/m軌。整體來(lái)說(shuō)，鋼軌的剛度隨型號(hào)的增大而提高。列車通過(guò)時(shí)會(huì)在列車輪對(duì)與鋼軌的接觸面（后文簡(jiǎn)稱接觸面）形成剪應(yīng)力，剪應(yīng)力會(huì)對(duì)鋼軌造成彎曲形變，鋼軌剛度越高，彎曲形變?cè)叫?形變?cè)叫?，傷損發(fā)展越緩慢。

1.6其他特殊區(qū)段的影響

除上述線路區(qū)段外，還有部分區(qū)段的特性會(huì)對(duì)線路鋼軌造成影響，如橋梁、隧道、涵洞等，應(yīng)根據(jù)具體區(qū)段的特性針對(duì)性地定制鋼軌探傷周期。

2焊縫的影響

無(wú)縫線路一般應(yīng)用在鋼軌之間的鏈接，是通過(guò)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(gè)主要部分?，F(xiàn)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(yīng)用鋁熱焊接的過(guò)程中，對(duì)焊接工藝和工作人員專業(yè)技能具有較高的要求，焊接過(guò)程中，工作人員焊接操作水平、焊接溫度、密貼閉合空間不嚴(yán)密等因素都會(huì)造成焊接工作出現(xiàn)各種問(wèn)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(wèn)題的存在都會(huì)為后期列車使用帶來(lái)安全隱患。完成焊接步驟以后，焊接口處會(huì)留有一定形狀的焊筋，這就需要工作人員對(duì)其進(jìn)行打磨，只有經(jīng)過(guò)打磨并且符合列車通行以后才允許投入使用。隨著使用時(shí)間的不斷增加，焊縫位置的鋼軌很容易存在產(chǎn)生疲勞裂紋的安全隱患，為此需要對(duì)其進(jìn)行探傷工作，一般情況下，對(duì)鋼軌的探傷范圍起始于焊縫，沿著焊縫兩側(cè)向延伸200mm，該范圍內(nèi)就是探傷檢測(cè)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(jìn)行檢測(cè)。另外，針對(duì)鋼軌曲線階段和重載地段采用焊接方式連接的，應(yīng)當(dāng)合理地對(duì)探傷周期進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)縮短探傷周期。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，軌道探傷工作對(duì)軌道正常運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用，軌道使用過(guò)程中，會(huì)受到焊縫、母材等方面的影響，常溫情況下對(duì)軌道探傷通常要求一個(gè)季度1次，特殊季節(jié)可適當(dāng)縮短或延長(zhǎng)探傷周期，找到軌道容易出現(xiàn)損傷的關(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求調(diào)整探傷周期，保證列車行駛安全性。

參考文獻(xiàn)

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