钢轨磨耗超声波探伤MATCH_
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钢轨磨耗地段探伤方法的改进与实现
李建辉
(柳州铁路局南宁工务段，广西 南宁 530001)
摘要:随着铁路高速、重载的发展，对钢轨的磨损也越来越严重，防止钢轨折断是工务部门的一项重点工作，而提高超声波探伤的检测能力是关键;本文对柳州铁路局现有的超声波探伤仪所存在的缺陷进行了剖析，通过改进超声波探伤仪的探头内部结构及其组合形式以达到提高超声波探伤的检测能力。
关键词:磨耗轨 探伤 工务
随着列车的高速重载，加剧了钢轨作用面的磨耗，尤其是在客货混跑的线路，因客货列车速度相差较大，曲线地段的超高设置不可能满足各种车速的要求，导致曲线上股钢轨侧磨严重。南宁工务段管辖的黎南段、南环线800米以下半径曲线上股钢轨，侧面磨耗不同程度的达到了5~15毫米，垂直磨耗达到了2~5毫米，由于磨耗后的轨面成不规则形状，钢轨超声波探伤仪对不规则形状下的伤损不容易发现。2005年，南宁工务段发生的4次断轨，都是因为曲线上股和道岔导曲线上股钢轨磨耗后的伤损未被发现而造成的。
1 钢轨磨耗后带来的问题
1.1 容易形成核伤 曲线上股钢轨侧面磨耗达到一定程度后，由于轮缘对轨颏的挤压，以及水平推力与挠曲应力的复合作用，使下颏尖端产生微裂纹，成为疲劳源，在列车往复作用下，裂纹扩展形成核伤。
1.2 干扰钢轨超声波探伤仪探伤 由于钢轨垂磨、侧磨原因，使钢轨轨面成不规则形状，容易造成 钢轨超声波探伤仪探头在作业过程中悬空，导致超声波不能传递到钢轨内部，影响探伤的质量。
2 钢轨超声波探伤仪存在的缺陷
目前柳州铁路局对钢轨探伤采用的是5个通道的钢轨超声波探伤仪器，分别是A、B、C、D、
。。E 5个通道，A、B通道使用的是70探头，主要是探测钢轨轨头的伤损，C、D通道使用的是37
。探头，主要是探测轨腰螺孔裂纹，E通道使用的0探头，主要是探测轨头至轨底间的水平、纵向和斜裂纹，现有5个通道的超声波探伤仪主要存在以下缺陷 :
。。2.1 存在盲区 A、B通道的70探头为了扩大探测范围，两个探头分别向外、向内偏转20角，但由于探头偏角的因素，在轨头中下部仍存在一个盲区。
。2.2 探头悬空 由于钢轨垂磨、侧磨原因，造成钢轨轨面成不规则形状，A、B通道的70探头在
。。。偏转20角后，超声波探伤仪在不规则钢轨面检查，容易造成往内偏转20角的70探头在作业过程中悬空，使超声波不能传递到钢轨内部，以致伤损无法检测。
2.3 耦合剂不当 为保护探头晶体，5个通道的探头附有一层保护膜，我局现在采用的是在探头与
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保护膜间添加黄油进行耦合，但在高温季节下，黄油容易挥发成水，降低耦合性能，使检测灵敏度降低。
3 改进方法及对策
。针对上述情况，从2005年10月份开始，南宁工务段探伤工区就如何解决A、B通道70探头偏转后在钢轨磨耗状况下的探伤，进行了重点研究、探索，通过对超声波探伤仪器检测方法和手段的改进，提高了钢轨磨耗状况下伤损的探伤检测能力。
。。。3.1 改进70探头的内部结构 针对70探头偏转20角后，在磨耗钢轨面上进行探伤检测时，容
。。易造成70探头悬空的问题，通过改造探头内部的压电晶片，使压电晶片在探头内部偏转20角，
。。而超声波探伤仪A、B通道的70探头在探伤作业过程中保持与钢轨中心平行，这样就解决了70探头在磨耗轨面伤损检测时容易悬空的问题。2005年10月~2006年3月，南宁工务段探伤工区对改
。造前后的两种探头对磨耗轨内的探伤检测能力进行跟踪检验分析，改造后的70探头对轨头的探测
。范围与改造前的探测范围保持一致，同时加强了二次波的探伤能力，使70探头对轨头上端顶角的探测得以加强，容易检测出磨耗轨面下的核伤及其他裂纹伤损。
。3.2 调整70探头组合方式 为防止磨耗轨面下不规则核伤的漏检，我们根据本段不同线路条件及
。探伤周期等情况调整70探头的组合方式。
前进方向 。3.2.1 单线普通线路70探头的组合方式
单线地段由于列车双向行驶，我们将A、B
。通道的70探头按前内后外的组合方式进行 00000前37 后70(外) 前70(内) 0后 37组合，即前探头向内，后探头向外，加强普 C B A E D 通线路磨耗轨的探伤。 图1 单线普通线路探伤探头组合排列形式
。3.2.2 双线普通线路70探头的组合方式 双线地段由于列车单向行驶，列车对钢轨同一方向的横向水平力和纵向水平力加大，形成的核伤基本上在磨耗轨下(钢轨作用面)并有一定的倾斜度，且
。与列车运行方向相同，我们根据探伤周期将A、B通道的70探头按前内后外和前外后内的组合方式进行转换，即一个周期按前内后外，一个周期按前外后内。这样就加强了磨耗轨下不规则核伤的探伤检测能力。
前进方向 前进方向
00000 00000 前37 后70(外) 前70(内) 0后 37 前37 后70(内) 前70(外) 0后 37
C B A E D C B A E D 第一探伤周期 第二探伤周期
图2 双线普通线路探伤探头组合排列形式
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。3.2.3 无缝线路探头70的组合方式 由于 前进方向 。 70探头探伤过程中在钢轨中下部存在一个
检测盲区，且无缝线路消灭了钢轨接头，不 。存在螺孔裂纹，我们将D通道的37探头改
00000 。。前37 后70(外) 前70(内) 0正 70 为正70探头(不偏斜)，通过正70探头一、
C B A E D 二次波的探测，就可以将轨头盲区覆盖，C 图3 无缝线路探伤探头组合排列形式 。通道的37探头负责轨腰斜裂纹和轨底三角
区的横向裂纹的探测，通过组合，就使各通道探头覆盖了整个钢轨，避免了轨头盲区及轨底三角区伤损的漏检。
3.3 在探头与保护膜间添加机油作为耦合剂 为提高超声波探伤仪的检测灵敏度，我们将耦合剂改为机油，机油具有浸润性好，抗腐蚀能力强，且不易挥发，这就解决了使用黄油作为耦合剂在高温季节易挥发成水，造成空气进入，降低探测灵敏度的问题，我们通过现场检测，使用机油作为耦合剂可以使探伤灵敏度提高6~8个DB值。
4 取得的成效
4.1 安全成效 通过对超声波探伤仪器检测方法和手段的改进，提高了对磨耗钢轨伤损的探伤检测能力，2006年一季度对改进后的探伤方法进行了跟踪检测，通过在现场对磨耗伤损钢轨的检测能力对比，改进后的探伤仪器发现伤损钢轨的灵敏度明显高于改进前，有效的减少了钢轨折断事故的发生。
4.2 经济成效 由于柳州铁路局大部分区段都已更换为无缝线路，线路设备改善的同时，也大批
。量的增加了钢轨焊接接头，针对焊接接头这一薄弱环节，通过改造后，钢轨超声波探伤仪70探头的探测可以覆盖整个轨头，这就可以利用日常钢轨超声波探伤检测代替全断面探伤对轨头的检测，减少了焊接接头全断面探伤工序，在现有人员没有增加的情况下，将可缩短全断面焊缝探伤的探伤周期。
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