曲线地段轨头伤损的产生及探伤注意事项

王宇 中国铁路北京局集团公司北京工务段

钢轨是铁路轨道组成的重要部件，起着导向并承载车轮作用力的作用。随着铁路飞速的发展，对钢轨的磨损也越来越严重，防止断轨、保证运输平稳、安全是工务部门的一项重点工作，而提高钢轨超声波探伤的检测能力是防止发生断轨、保证安全工作的重中之重。然而面对当前列车提速、运量加大的这一运输要求，导致的结果是钢轨承受的磨损加大，尤其是曲线钢轨磨耗、剥离和压溃日趋严重，并对钢轨超声波探伤造成了极大的检测难度。如何能及时检测出曲线磨耗轨存在的伤损是我们每一名探伤工面临的一个技术难题，下面我就钢轨磨耗产生的原因及如何能够更好的对曲线磨耗钢轨进行探伤阐述一下我的观点。

一、钢轨磨耗产生的原因

轨头磨耗是钢轨与车轮接触时轨头表层金属发生磨耗和塑性变形，使轨头断面的几何尺寸、形状发生变化。轨头磨耗伤损主要有曲线钢轨轨头磨耗以及直线钢轨的交替不均匀磨耗。

1.曲线设计不合理。线路在铺设时更多的是考虑当时的运量以及运行速度，但是随着铁路的快速发展已经不适应当前的运输形势，曲线半径、超高及加宽与当前运量、车速不匹配从而导致曲线地段钢轨磨耗情况加重。

2.养护不良。曲线状态的好坏，对钢轨磨耗也会产生极大的影响，如果曲线养护到位，导致钢轨磨耗严重的发展速度就慢；反之，如果发生曲线方向不圆顺、捣固不良、翻浆冒泥和轨距超限等养护问题就会造成曲线上股钢轨轨头磨耗、下股钢轨轨头压溃凹心。

3.除了上面所述的两方面原因以外，还有其它方面也能够造成该轨的磨耗。例如钢轨有硬弯、防爬设备和联接零件缺少或失效、钢轨本身硬度不足等都会造成钢轨本身的磨耗加剧产生。

二、曲线钢轨磨耗后造成的危害

1.曲线上股钢轨产生磨耗以后，就会造成钢轨本身承受应力下降，在经受列车车轮的冲击、挤压后极易发生钢轨脆性折断从而引发列车脱轨事故。

2.轨头踏面在轮轨接触应力作用下形成的沿钢轨全长密集分布的表面裂纹称为轮轨接触疲劳裂纹通常称“剥离裂纹”。剥离裂纹形成疲劳源，在列车往复作用下，导致裂纹向下发展逐步形成鱼鳞状剥离而形成轨头核伤或者轨头横向疲劳裂纹，造成钢轨折断。

3.波形磨耗是指轨顶出现的波浪状不均匀磨耗，波磨使列车振动加剧，增大行车噪音，产生很大的轮轨相互作用力，加速机车车辆及轨道部件的损坏，列车的剧烈振动，也威胁行车安全。

4.轨头压溃是指钢轨全长轨头踏面表面金属发生塑性变形、踏面被碾平，轨头两侧出现不同程度的碾边，曲线下股钢轨轨头踏面的轮轨接触应力过大或钢轨的强度偏低，都会造成明显的剥离裂纹和浅层状剥离掉块等接触性疲劳伤损。

三、曲线钢轨探伤时存在的问题

1.探测范围的影响。当前我们所用的仪器的探头配置为5 个独立70°探头，1 个37°探头和1 个37°+0°的组合探头的配置。70°探头采用横波在轨头内部进行反射式探伤，主要发现轨头核伤和钢轨焊缝轨头的夹渣、气孔和裂纹等；37 度探头其发射的超声波从轨头以折射角37°方向传播至轨底，主要探测轨腰投影范围的螺孔裂纹、斜裂纹和特殊部位水平裂纹，以及轨底横向裂纹；0°探头放置在钢轨顶面中心位置，发射声束从轨面至轨底，具有探测轨头至轨底间的水平裂纹、纵向裂纹和斜裂纹的能力。但是由于钢轨磨耗后，探测面减小，导致探头与轨面接触面积随之减小导致探头超声波束无法对钢轨进行全断面扫查，极易造成伤损漏检。

2.耦合不当造成的影响。当钢轨表面形成严重垂直磨耗及侧面磨耗时，由于轨面偏斜，造成轨面不规则形状，将会造成探头与轨面接触不良，在进行探伤检查时，探头悬空，导致超声波束不能正常传递到钢轨内部，导致对钢轨无法进行正常检查。

3.灵敏度偏低。当探头运行至曲线磨耗部位时，由于轨头磨耗造成探测面减小，超声波束无法全部入射至轨头内部，造成反射波减弱；而探头灵敏度如果偏低就会造成超声波发射强度减弱，导致对较小缺陷无法产生回波造成漏检。

四、曲线地段轨头探伤时应注意

1.保证耦合充足。在曲线地段探伤作业时，要增大水量，保证给予探头与轨面有充足的耦合条件，使探头发出的超声波束能够入射至钢轨内部，从而确保伤损的检出率。

2.及时调整探头位置。由于进入曲线后，曲线上股钢轨侧面磨耗、垂直磨耗比较严重，各通道探头无法进行正常探伤工作，在进入曲线后，要针对曲线磨耗情况及时调整各个探头在作业时的位置，确保探头入射点置于轨面中心位置，以保证各通道能够正常工作，最大能量发现钢轨内部伤损。

3.定期调换70°探头的发射角度。长期使用同样位置及同样角度的70°探头进行探伤会造成对一些特殊形状、特殊位置伤损的漏检，定期调整探头位置及偏角能够最大限度的弥补因超声波定向发射而造成缺陷的漏检。

4.适当提高灵敏度。上线探伤作业前要对仪器各通道灵敏度进行检查修正，确保灵敏度符合要求。当探伤至曲线区段时，要针对钢轨轨头磨耗情况对各通道灵敏度适当提高2-4db，以弥补发射强度减弱造成回波变弱导致漏掉缺陷。

5.加强手工检查。曲线磨耗严重时将直接影响各通道探头的工作状态，为了弥补这一缺陷，加强手工检查就尤其重要。由于钢轨严重磨耗后，轨面将呈现圆弧状，致使各通道探头悬空，超声波束无法全部入射至钢轨内部或造成回波强度减弱等，在手工检查时，要把检查重点放在针对轨头下颚的检查上，要采取锤敲、镜照等方法等弥补措施，重点对轨头下颚透锈、轨头掉块以及曲线上股钢轨焊缝接头的轨头、轨底进行检查。

6.加强对原有伤损的校对。由于钢轨磨耗以后，相应的硬度、承受应力等各方面条件相对下降，将会导致较小缺陷也会造成钢轨折断从而造成事故。因此，当检查到原有伤损时，要对伤损进行复核，根据上一周期同位置伤损位移情况和此时的位移显示情况进行比对，一旦有所发展要根据发展情况重新进行判定。

7.加强对曲线区段的数据分析。充分发挥数字探伤仪数据分析优势，根据当日作业区间曲线必须当日进行重点分析，对发现的疑似伤损及时进行校对，确定伤损后立即通知进行处理。

8.线路车间、工区及工务段技术科应掌握曲线钢轨伤损数量、垂直磨耗、侧面磨耗及鱼鳞剥落掉块情况，并根据情况及时对曲线钢轨进行更换，以确保行车安全。