铁路侧磨地段轨头核伤的检测

铁路侧磨地段轨头核伤的检测

张宁宁

北京铁路局天津工务段

摘要：随着铁路探伤技术的不断进步，因钢轨伤损发生折断的数量逐年下降，但因铁路侧磨地段轨头核伤造成断轨占断轨总数的比例却不断攀升，并且发现断口处的核伤尺寸一般都会大于20mm，也就是说在特定的条件下，现有的探伤技术手段对侧磨地段轨头核伤发现能力很差，因此，需要研究对该伤损更具有针对性的探伤方法，解决这一难题。

关键词：侧磨钢轨轨头核伤探伤仪探头

钢轨轨头侧磨形成的位置及其原因主要有：一、曲线上股钢轨轨头受到车轮的冲击、辗轧，这种侧磨地段一般会伴有鱼鳞破损、掉块、剥离等；二、道岔尖前基本轨受到侧线开来的列车车轮的冲击、辗轧；三、线路、道岔状态不良造成列车通过时车轮对钢轨冲击过大形成侧磨。

钢轨轨头侧磨对探伤的影响非常明显，主要是手推式钢轨探伤仪在钢轨上推行探伤，是依靠轨行轮的轮缘与钢轨侧面呈一定倾角接触来保持平稳的，而主要的接触点在钢轨轨距角附近，一旦因为轨距角与车轮接触部位出现磨耗，轨行轮与钢轨侧面接触的位置也会发生改变，带动整个探伤小车和所有探头向钢轨外口一侧产生横向位移，位移量的大小是由轨距角及其附近磨耗程度决定的。

钢轨里口上角的核伤是利用内偏斜70°探头发射的超声波经过下颚反射产生的二次波来发现的，而当出现轻微侧磨时，可以通过调整探头位置来补偿，随着侧磨逐渐增大并且伴随着掉块、鱼鳞、垂磨等缺陷，简单的调整探头已经不能解决问题，就会出现内偏斜70°探头发射的超声波不能经过下颚反射产生的二次波，而是经过下颚圆弧下部在钢轨墙内继续传播，此时轨头里口上角位置空间没有超声波存在，造成核伤漏检。

针对上述问题，经过反复研究、试验确认可采取如下措施：

1.改变常规探测推行方法

为了防止因为轨头侧磨造成探伤仪及探头向外侧横向位移造成漏检，我们在侧磨地段采用左右股探伤仪换股，让轨行轮轮缘与状态稳定的钢轨外口接触，调整好探头位置；各探头通道的探伤灵敏度在GTS-60C钢轨试块标定完毕后再提高4-6dB，同时加大耦合量，可以达到该机型的最佳探测效果。但由于传统钢轨探伤仪探头是硬质尼龙保护膜，在遇到磨耗程度相对严重，伴随着明显的掉块、鱼鳞破损甚至轨顶面呈一定弧度的情况下会造成耦合不良，探测效果就会明显下降，因此该方法只能在侧磨程度较轻，轨面状态较好的地段使用。

2.采用侧磨钢轨探伤仪探测

侧磨钢轨探伤仪比较传统钢轨探伤仪有以下几点改进：一、主轮式探头采用软质材料，加大耦合面积、提高耦合效果；二、加大轨行轮轮缘直径，有效的控制探伤小车在侧磨地段的横向位移量；三、增加侧面轮探头，与主轮式探头实现优势互补，提高对轨头里口核伤的发现能力。

主轮式探头配置：前70°探头3个，后70°探头3个，前37°1个，后37°1个，0°1个。

侧轮探头配置：前70°探头1个，前45°探头1个，后45°1个。

侧轮式探头

侧磨钢轨探伤仪工作时，主轮在轨顶面均匀滚动，软质轮皮根据钢轨顶面的形状发生形变，并在在耦合液的作用下，使轮内各个探头有序定向发射的超声波向钢轨内部按照预定路径传播。内偏斜70°探头发射的一次波约覆盖钢轨轨头总面积的20%；当超声波被轨头下颚反射产生二次波，二次波覆盖范围约占钢轨轨头总面积45%，侧磨地段的轨头核伤会在这一区域被探测到。

如侧磨地段轨顶面探测条件不良，使主轮发挥的作用受到限制，这时侧轮可以利用在钢轨轨头外口侧面滚动过程中发射的超声波，发现轨头里口的取向较好的核伤，当核伤未与轨头里口侧面裂通时，只有对应的70°探头通道有反射回波，当核伤与轨头里口侧面已经裂通时，45°探头通道和70°探头通道均有回波显示。

由于侧磨钢轨探伤仪采用的是轮式探头，探头晶片距离探测面较远，在作业过程中保持探伤仪的平稳推行尤为重要，侧磨钢轨探伤仪配有保持稳定的侧臂，在操作过程中要根据曲线超高情况及时调整，确保探测效果。

3.使用双轨探伤仪探测

双轨探伤仪是指在天窗内能同时对线路上两股钢轨进行检测的超声波探伤仪。

双轨探伤仪同样采用轮式探头，在电驱动轮的带动下双股探轮同时在钢轨顶面滚动探测。由于具有相对稳定的走行装置、软质的探轮、高压喷洒耦合液等特点，使其在快速运行时耦合效果得到了保障；探轮特制的限位装置和对中功能，需要检测人员根据曲线情况和运行速度及时调整0°探头对中，保证双轨探伤仪在曲线快速运行时各个探头能够良好工作，实现正常探测的目的。

3.1利用双轨探伤试块标定双轨探伤仪

双轨探伤仪调整到实际探伤状态，以15km/h速度，分别连续5次连续不间断检测直标定线和曲标定线，除轨底锥孔、GTS-60SG-3试块中的人工伤损外，其它人工伤损应能全部检出，并能正常报警。

3.2现场探伤灵敏度调节方法。

0°探头：探测钢轨轨底，调节探轮使轨底回波最强，提高增益至底波前方刚出现杂波，衰减1-2dB，作为探伤灵敏度。

70°度探头：提高增益，杂波信号不超过30%，衰减1～2dB，作为探伤灵敏度。

37°探头：提高增益，杂波信号不超过30%，衰减1-2dB，作为探伤灵敏度。

3.3现场双轨探伤应根据钢轨状态和0°探头底波显示情况，及时进行探头（探轮）的对中和耦合剂的调整，确保探头（探轮）对中和耦合良好。

总之，侧磨地段轨头核伤检测是钢轨探伤工作中的一个难点问题，提高该地段探伤质量的根本办法就是要保证探头在探伤过程中的位置有效稳定，同时要努力提高探头与探测面的耦合效果，这样才能保证探伤设备正常发挥，确保伤损的检出。

参考文献：

[1]TJ/GW157-2017双轨式钢轨超声波探伤仪暂行技术条件

[2]TB／T2340-2012钢轨超声波探伤仪