張 紅 梅

(天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津 300240)

我國鐵路運(yùn)輸?shù)耐伙w猛進(jìn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，極大地推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民生改善，由此也引發(fā)人們對(duì)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施安全可靠性的關(guān)注，鋼軌作為鐵路軌道的重要構(gòu)成部件，直接承受車輪帶來的荷載壓力，在長期的使用過程中易于出現(xiàn)鋼軌應(yīng)力疲勞和缺陷故障等問題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致列車出軌或傾覆，給人們帶來生命財(cái)產(chǎn)安全威脅。為此，要探索鋼軌探傷檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用，基于鋼軌損傷類型及失效模式日趨變化的背景下，全面了解鋼軌探傷檢測(cè)技術(shù)和方法，如：科學(xué)先進(jìn)的無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于鋼軌探傷檢測(cè)之中，解決鋼軌探傷漏檢誤判的問題。

1 鋼軌常見的傷損及檢測(cè)分析

鋼軌探傷常見的傷損典型主要體現(xiàn)為：1)軌頭內(nèi)部橫向裂紋。這是由于鋼軌自身材質(zhì)缺陷或出現(xiàn)接觸性疲勞、側(cè)磨嚴(yán)重、擦傷而形成的鋼軌核傷現(xiàn)象，大多出現(xiàn)于距鋼軌踏面和邊側(cè)5 mm～10 mm的部位，是直接承受沖擊荷載及鋼軌內(nèi)部應(yīng)力而生成的傷損。2)鋼軌接頭傷損。這種傷損大多是因養(yǎng)護(hù)不良、下圓弧半徑較小而生成的傷損，通常出現(xiàn)于線路接頭夾板處，表現(xiàn)為接頭的馬鞍型磨耗和軌頂壓潰現(xiàn)象。3)鋼軌縱向水平和垂直裂紋。這是因鋼軌軋制工藝缺陷或外力荷載作用而生成的傷損現(xiàn)象，通常出現(xiàn)于軌腰處。4)鋼軌軌底裂紋。這是一種橫向裂紋或軌底掉塊的傷損現(xiàn)象，大多由軌底下表面折疊缺陷、銹坑、劃痕而生成。5)焊縫傷損。這是在鋼軌焊接、熱處理、打磨工藝過程中而生成的縮孔、氣孔、過燒、光斑、裂紋、未焊透等缺陷，具有極大的危害性。

當(dāng)前主要采用無損檢測(cè)技術(shù)用于對(duì)鋼軌的探傷檢測(cè)，不會(huì)損壞試件材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，并且能夠通過聲、光、電、磁等物理手段檢測(cè)被測(cè)試件的缺陷位置、大小、性質(zhì)、數(shù)量等。具體來說包括以下檢測(cè)手段：1)超聲探傷檢測(cè)。適用于金屬、非金屬及復(fù)合材料的鑄、鍛、焊件與板材，可以檢測(cè)內(nèi)部缺陷大小、位置、性質(zhì)、埋設(shè)等，然而難以對(duì)缺陷進(jìn)行精準(zhǔn)性定量，對(duì)于試件形狀還有一定的限值要求。2)射線探傷。適用于鑄件及焊接件等構(gòu)件的體積型內(nèi)部缺陷，可以直觀顯示、保存探傷結(jié)果，然而檢測(cè)成本較高，難以檢測(cè)裂紋類缺陷。3)碳粉探傷。適用于鑄件、鍛件、焊縫、機(jī)械加工件的內(nèi)部缺陷，具有靈敏度高、檢測(cè)速度快、操作簡單的優(yōu)點(diǎn)，然而其缺陷在于僅能夠檢測(cè)表面及近表面的內(nèi)部缺陷的位置、表面長度，而無法探測(cè)到內(nèi)部缺陷的深度。4)滲透探傷。適用于有色及黑色金屬鑄件、鍛件、焊接件的缺陷，適用范圍廣，效率高，操作簡便，然而難以檢測(cè)缺陷深度、尺寸和形狀，并無法檢測(cè)多孔材料。5)渦流探傷。適用于鋼鐵、有色金屬等導(dǎo)電材料的檢測(cè)，適用范圍廣，適宜采用自動(dòng)化、非接觸式檢測(cè)。其不足之處在于難以檢測(cè)形狀復(fù)雜及表面下較深部位的缺陷檢測(cè)。

2 鋼軌探傷車應(yīng)用問題及原因剖析

鋼軌探傷檢測(cè)要采用轉(zhuǎn)向架式探輪機(jī)構(gòu)與軟件系統(tǒng)相配合的GTC-80探傷車，在壓電效應(yīng)原理的應(yīng)用條件下，輪內(nèi)晶片通過對(duì)超聲波信號(hào)的發(fā)射和接收，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌內(nèi)部傷損的探測(cè)。它通過探輪與鋼軌表面的完全密閉貼合方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌檢測(cè)面的疲勞性損傷的探測(cè)。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)鋼軌探傷車應(yīng)用的主要問題表現(xiàn)為以下內(nèi)容：1)探輪對(duì)中、耦合不良的現(xiàn)象會(huì)對(duì)鋼軌探傷帶來影響，導(dǎo)致鋼軌探傷檢測(cè)質(zhì)量下降。2)探輪曲線超高或者存在磨損消耗不均勻的狀態(tài)，也會(huì)極大地影響鋼軌探傷檢測(cè)的效果。3)探輪膜的破損會(huì)中斷探傷檢測(cè)過程，無法提供真實(shí)、準(zhǔn)確、有效的檢測(cè)探傷數(shù)據(jù)，出現(xiàn)漏檢誤判的現(xiàn)象。

影響鋼軌探傷車漏檢誤判的因素，主要包括以下幾點(diǎn)：1)軌頭傷損。鋼軌探傷車大多集中于對(duì)軌頭中心核傷的檢測(cè)，而沒有充分利用偏斜70°探頭二次波，因而難以探測(cè)軌頭下顎部位的裂縫，也無法探傷檢測(cè)軌距角處的傷損狀態(tài)，降低核傷靈敏度，導(dǎo)致出現(xiàn)鋼軌探傷的漏檢誤判的問題。2)核傷漏檢。探傷車曲線上股軌距角處的傷損狀態(tài)難于檢測(cè)，也會(huì)出現(xiàn)漏檢誤判的現(xiàn)象，降低鋼軌探傷檢測(cè)的質(zhì)量。其主要原因在于：利用二次波探測(cè)的反射量較??；鋼軌探輪的偏斜角度不合理；XF探輪聲程設(shè)置不合理；探傷車脈沖頻率較高；個(gè)別傷損報(bào)警點(diǎn)設(shè)置不足等。3)外部因素。檢測(cè)速度對(duì)于鋼軌探傷檢測(cè)也有影響，高速檢測(cè)狀態(tài)下的靈敏度調(diào)整要及時(shí)，否則就會(huì)難以檢出鋼軌傷損情況。同時(shí)，鋼軌軌面狀態(tài)對(duì)探傷檢測(cè)也有較大的影響，如果出現(xiàn)軌頭嚴(yán)重側(cè)磨、軌面裂紋、掉塊剝落、表面斜裂紋、焊筋反射等情形，就會(huì)影響對(duì)鋼軌的傷損探測(cè)，導(dǎo)致漏檢誤判的現(xiàn)象。另外，機(jī)車撒沙、軌面涂油等會(huì)導(dǎo)致線路不平順，導(dǎo)致鋼軌出現(xiàn)動(dòng)態(tài)耦合不良的問題，容易出現(xiàn)鋼軌探傷漏檢誤判的現(xiàn)象。

3 鋼軌探傷漏檢誤判的解決辦法

3.1 改善E-core自動(dòng)對(duì)中效果

由于檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不一致、軌頭磨損等原因，導(dǎo)致鋼軌探傷漏檢誤判的現(xiàn)象。為此，要通過以下措施改善E-core自動(dòng)對(duì)中的效果：

1)做好參數(shù)調(diào)整。要對(duì)75 kg/m鋼軌軌距角處核傷檢出，進(jìn)行入射角度、偏移量的計(jì)算，可以采用在晶片根部添加1.8°的斜坡調(diào)整塊、一側(cè)安裝改進(jìn)的探輪的方式，計(jì)算偏斜70°的入射角度，使探頭在不同鋼軌上保持適宜的偏角角度，經(jīng)過改造和計(jì)算獲悉，當(dāng)探輪70°通道偏斜角度為14°時(shí)，可以生成最佳的反射回波，確保E-core探輪始終處于鋼軌中心部位，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌距角處的傷損探測(cè)，減少和規(guī)避漏檢誤判的現(xiàn)象，提高鋼軌探傷檢測(cè)質(zhì)量。

2)注重參數(shù)的平衡關(guān)系。0°通道的靈敏度調(diào)節(jié)要保持適度性和合理性，不可調(diào)節(jié)過高或過低，這是由于如果調(diào)節(jié)過高則會(huì)難以及時(shí)準(zhǔn)確地探測(cè)縱向裂紋的傷損現(xiàn)象，而若調(diào)節(jié)過低則會(huì)導(dǎo)致失波現(xiàn)象的產(chǎn)生。同時(shí)，加大70°通道延遲會(huì)導(dǎo)致鋼軌近表面?zhèn)麚p現(xiàn)象無法探測(cè)的問題，因而要盡量減小70°通道延遲，并要注重控制鋼軌軌面的雜波現(xiàn)象。另外，要注重探測(cè)和掃查45°位置的軌腰和軌底等部分，并適當(dāng)提升反射報(bào)警的靈敏度。

3)調(diào)整探輪參數(shù)?？梢酝ㄟ^計(jì)算獲取大型鋼軌探傷車的靈敏度、反射聲壓、超聲聲程、靈敏度補(bǔ)償值等，調(diào)整標(biāo)定不同速度的人工傷損尺寸等參數(shù)，并根據(jù)閘門內(nèi)的出波狀況進(jìn)行適宜的調(diào)整，減少雜波的產(chǎn)生。同時(shí)，在進(jìn)行靈敏度調(diào)整和探輪下壓量的參數(shù)調(diào)整過程中，還要充分考慮換能器靈敏度、性噪比的差異性、各段線路的軌面不同狀態(tài)、探輪內(nèi)溫度升高等因素，以較好地提升鋼軌探傷檢測(cè)的質(zhì)量。另外，由于鋼軌的超聲波束傳播過程會(huì)受到聲程的影響，當(dāng)聲程增加時(shí)會(huì)削弱超聲波傳播的強(qiáng)度，為此要對(duì)不同聲程給予相應(yīng)的增益補(bǔ)償，以確保不同深度鋼軌中當(dāng)量一致的傷損能夠獲得相等的回波強(qiáng)度。

3.2 優(yōu)化偏斜70°探輪的機(jī)械調(diào)整

要從機(jī)械部分進(jìn)行偏斜70°探輪的適宜調(diào)整和優(yōu)化，具體內(nèi)容主要包括以下幾方面：1)探輪對(duì)中調(diào)整。要將探輪調(diào)整并對(duì)準(zhǔn)鋼軌軌頭的中心線，較好地實(shí)現(xiàn)探輪探頭換能器的聲能，探輪的一次聲束能夠直接進(jìn)入到軌底部，并不會(huì)被鋼軌頭腰結(jié)合部所反射，較好地保證聲束傳播的覆蓋范圍。同時(shí)，還可以盡量減少噪聲干擾及軌距角微裂紋干擾，增強(qiáng)探測(cè)系統(tǒng)的靈敏度，能夠有效剔除軌面的雜波信號(hào)，將探輪探頭換能器的聲能入射到傷損部位，并進(jìn)行聲能的有效回饋，有效探測(cè)鋼軌的傷損部位，減少鋼軌探傷漏檢誤判的現(xiàn)象。2)探輪調(diào)零。調(diào)整9英寸探輪專用調(diào)零架，并使0°聲帶束處于垂直向下的狀態(tài)，將0°晶片地波調(diào)整到最高，并確保最高點(diǎn)處的螺栓保持緊固，提升鋼軌探傷檢測(cè)的質(zhì)量，減少人為影響因素，有效規(guī)避漏檢誤判的現(xiàn)象。3)調(diào)整探輪下壓量。要合理調(diào)整探輪探頭內(nèi)角度及其下壓力，使之與軌面保持一定的范圍，根據(jù)要求可以將其調(diào)整與鋼軌保持500 mm左右的接觸面。另外，還要合理調(diào)整和校準(zhǔn)0°界面波，使之位于20чs/格的位置，并使觸發(fā)脈沖以92чs抵達(dá)0°界面波前沿。4)調(diào)整探輪傾角?？梢圆捎秒娮铀絻x設(shè)備測(cè)量探輪架水平，使同側(cè)的三個(gè)探輪保持在0.2°以內(nèi)。同時(shí)，要保證同側(cè)三個(gè)探輪靜態(tài)水平值相契合，必須重視對(duì)探輪架螺桿的適當(dāng)調(diào)節(jié)，根據(jù)探輪架的一定間距進(jìn)行適宜的水平值調(diào)整，一般來說，要對(duì)間隔300 km左右的探輪架螺桿進(jìn)行檢查。

3.3 提高探傷檢測(cè)質(zhì)量

1)優(yōu)化標(biāo)定檢測(cè)的線路。要對(duì)標(biāo)定檢測(cè)的線路實(shí)施大機(jī)搗固作業(yè)，并選取平直線路安裝標(biāo)定軌，使之具有良好的穩(wěn)定性。在安裝中要在兩側(cè)標(biāo)定軌兩端鋪設(shè)60 kg/m的過渡軌，合理調(diào)整接頭夾板的垂直與水平方向。同時(shí)，要清除鋼軌表面的銹蝕，打磨標(biāo)定軌軌面，確保探測(cè)面表面與探輪保持良好的耦合度。

2)保持合理的檢測(cè)速度。要根據(jù)各個(gè)通道的曲線半徑的不同，選取合理的檢測(cè)速度，一般來說，當(dāng)通道為直線時(shí)，檢測(cè)速度應(yīng)當(dāng)不大于75 km/h；當(dāng)通道曲線半徑為600 m～800 m時(shí)，檢測(cè)速度應(yīng)當(dāng)不大于60 km/h；當(dāng)通道曲線半徑為400 m～600 m時(shí)，檢測(cè)速度應(yīng)當(dāng)不大于45 km/h；當(dāng)通道曲線半徑小于400 m時(shí)，則檢測(cè)速度應(yīng)當(dāng)不大于30 km/h。

3)檢驗(yàn)探輪換能器質(zhì)量?？梢栽诔晸Q能器的接觸面涂抹耦合液，使之均勻分布在鋼軌與換能器的接觸部位。同時(shí)，可以調(diào)節(jié)探傷儀的增益值，保持反射回波波高的穩(wěn)定性。

綜上所述，本文通過對(duì)鋼軌探傷檢測(cè)的深入分析和研究，探析漏檢誤判的原因及影響因素，從參數(shù)調(diào)整、線路條件優(yōu)化、軌面狀態(tài)合理設(shè)計(jì)、機(jī)械調(diào)整、提高檢測(cè)質(zhì)量等方面入手，可以較好地減少鋼軌探傷車漏檢誤判的現(xiàn)象，提升鋼軌探傷檢測(cè)水平，有效規(guī)避和防范主要干線斷軌的不良現(xiàn)象，增加鋼軌的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。