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钢轨轨头核伤的判断与判定方法

发表时间：2020/11/17 来源：《基层建设》2020年第22期作者：马胜平

[导读] 摘要：轨头核伤是指轨头横向疲劳裂纹俗称轨头核伤，简称核伤，是指在列车荷载的作用下在轨头内部出现极为复杂的应力分布和应力状态，使细小裂纹横向扩展成核伤，直至核伤周围的钢材强度不足以抵抗轮载作用下的应力，钢轨发生突然脆断。

        呼和浩特局集团公司包头工务段内蒙古包头 014040
        摘要：轨头核伤是指轨头横向疲劳裂纹俗称轨头核伤，简称核伤，是指在列车荷载的作用下在轨头内部出现极为复杂的应力分布和应力状态，使细小裂纹横向扩展成核伤，直至核伤周围的钢材强度不足以抵抗轮载作用下的应力，钢轨发生突然脆断。轨头核伤一般出现在距踏面8-12mm和距内侧5-10mm处，其方向与钢轨纵剖面接近垂直，轨头核伤是对行车威胁最大的一种伤损，是最危险的钢轨伤损。
        1回波信号的鉴别
        钢轨探伤仪70°探头属于反射探伤发，探伤中无伤损存在时，一般不会有回波显示，当遇有伤损，切反射回波能被探头接收时，荧光屏显示伤损回波并报警探伤人员可根据回波显示特点，大约确认伤损纯在的位置和大小。
        1.1核伤位于轨颚附近
        由于伤损存在于一二次波扫插区切接近轨颚，因此A型显示回波在5.0刻度左右，一二次回波连续显示；B型显示在轨颚线附近且伤波图形较长。
        1.2.伤损位于轨头下方
        一二次波扫查区A型显示在荧光屏扫描线上分两次显示，两次显示越靠近扫查线两端，则伤损距离轨面越近；B型显示在轨面线附近和离轨颚线较远的下方。
        1.3.核伤位于轨头一侧上角
        处于二次波扫查区域内，A型显示回波显示与荧光屏刻度5.0以后，回波位置刻度越大，核伤距轨面越近;B型显示伤损图形在轨颚线下方，离轨颚线距离越大，核伤越靠近轨面。
        有时内发70°探头在顺向检查有三次波到二次波显示，反向检查时有一次波显示，表明轨头外侧有较大核伤。多数因超声波在轨头下颚的反射中有部分能量折射在轨头外侧，尤其是P43和P60轨的下颚坡面角度大，很容易引起这种折射。如果偏角θ过大或是轨型转换开关选择不当，更易引起上述显示，70°探头探测轨头时，如无伤损存在，一般的无回波信号。当遇有伤损我们可以根据回波显示，大约确认伤损存在的位置和大小。在实际探伤中，由于轨头的复杂情况或仪器灵敏度调节不当，也会产生假信号，干扰我们的正确判伤。因此，对70°探头的回波信号应有一个鉴别过程。
        2假信号回波的识别
        2.1颚部锈蚀波
        遇到轨头颚部锈蚀时，会出现间断而短促的报警声。在荧火屏一、二次波交替处，显示没有移动的跳跃波用石渣或砂纸打磨钢轨颚部，跳跃波会减弱或消失。可适当的降低增益，使跳跃波得到扼制。
        2.2夹板卡损波
        探头距夹板头80～90mm左右时，产生报警声，在荧光屏一、二次波交替处显示回波，波幅稳定。这是夹板（或三角垫片）卡损引起的回波，通过目视或移动探头横向位置进行鉴别
        2.3螺孔反射波
        当探测遇到钢轨类型变动，轨面宽度不一，曲线磨耗严重，马鞍型接头或探头的偏角和位置不当等，探头距螺孔150～180mm左右，在荧光屏二次波范围内显示螺孔反射波。这是一部分入射波束射入轨腰至螺孔引起。可以通过测量探头与螺孔间的距离，调节探头的横向位置，使螺孔反射波消失。
        2.4剥落掉块波
        轨头侧面飞边或曲线内侧剥落掉块，也会引起超声波的反射。表明飞边和剥落已向轨头中心扩展，形成较深的凹凸不平的水平裂纹，有时一、二次波都会显示，由于飞边中经常暗藏着核伤或剥落严重会向轨头内裂，所以对这种异常反应，要仔细校对。

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        2.5侧面锯齿波
        液压匀缝器进行拉轨作业的地段，由于匀缝器卡钳的卡损，轨头侧面呈条束状印痕。在荧光屏刻度6.0左右显示连续、短促、重复的回波。
        2.6表面擦伤波
        钢轨表面擦伤（压伤）也会引起回波显示。擦伤（压伤）形状、长度、深度不同，显示情况也不同。如果靠近基线刻度显示不规则的跳跃波或移位很短的回波，擦伤的深度很浅。当一次或二次波范围内有明显回波显示，一般擦伤较深，长度较长，或存在“锅底”、“船底”、“月牙”型损伤，这时应把仪器调向复查或进行校对，防止探伤斜裂引起折断。上述几种假信号在不同轨型探测时，回波略有差异，但基本规律接近。
        3核伤定位、定量
        3.1两点定位法
        这是一种比较简单而且速度较快的一种定位方法，将探头分别在大约伤损位置两侧直探，看视屏一次波位置，在钢轨上分别后出A、B两点，使A、B两点都在视屏上同一位置起波，AB两点的中间就是核伤的位置。两点定位法操作方便，速度也比较快，也是比较准确的。但必须注意的视波屏上回波的位置要两侧都有的，并且还要在同一位置出波的两点，否则就不能准确的定位，特别是比较小的核伤，多半伤源在钢轨里口上角距轨面8mm～15mm范围。为此两边都取1.2～1.5比较好取，因为核伤的形成角度、发展的速度都与运量、车速、单双线等以及钢轨使用位置有一定的关系，所以要想准确的定位、定量，要经过反复实践才能做出正确的答案。
        3.2四点定量法
        用校对探头不行于钢轨纵向前后移动探测，同时注意一次波核伤两侧的起落，同时把两侧起波的点划记钢轨上，分别划出两最远点A、D两个最近点B、C。探测的一次波最大声程L不超过轨头厚度d的2.6倍，核伤中心位置在AD、BC中点O之间。核伤离轨面深渡d1：为：核伤的垂直高度d2：为d1=BC/2ctg66°=0.2BCd2=(AB+CD)/2ctg66°=0.2(AB+CD)核伤的倾斜角ó为：∠ó=tg-15/2〔(AB-CD)/AB+CD〕
        当AB=CD时表明核伤是垂直的
        当AB﹥CD时表明核伤的下部向A侧倾斜
        当AB﹤CD时表明核伤的下部向D侧倾斜
        在用四点定位法计算确定一核伤的位置大小和深度后，还可以进一步判定核伤在轨头断面的横向位置和横向宽度
        核伤横向宽的测定
        将校对探头在钢轨上纵向移动到一次波的起波及落波中间，这时将探头停止前后移动，而使探头横向从里向外移动，当探头里侧晶片靠近轨边缘，如荧光屏上没有一次回波，则此时可由内向外缓缓横移探头，当视屏上出现回波时，探头停止横移并在钢轨上划出标记，常常以探头的前面中间为准，之后再向外横移探头，直到视屏上回波落下来后将探头停下，在钢轨上划一标记，这两个标记之间的距离就是核伤的横向宽度。应该注意的是横移探头测核伤的宽度必须清楚，由于放探头的位置关系，将有若干个宽度出现，但最大的宽度只有一个，我们要求找出最大宽度，因此测核伤的宽度前要找出，探头纵向移动最远距离的中间。为了证实测的是否是最宽距离，在探头横移起始和最后停止前要前后移动探头，看是否还有回波出现，如果有回波，那么标记按最宽的算。
        参考文献
        [1]石永生，张全才，李杰，等.探伤车与探伤仪的轨头核伤检测能力对比分析[J].铁路技术创新，2016（1）：99-101.
        [2]郭江龙.重载铁路钢轨探伤车漏检轨头核伤的原因和应对措施[J].建筑工程技术与设计，2017（5）.
        [3]李锦，牟国义，马铁雷.钢轨探伤漏检螺孔裂纹的原因分析和应对措施[J].铁道建筑，2010（11）：132-134.