重载铁路道岔探伤措施研究

重载铁路道岔探伤措施研究

包鑫,焦晓洁

中国铁路呼和浩特局集团有限公司集宁工务段

内蒙古乌兰察布市 012000

摘要：道岔是铁路线路的重要组成部分，各部位零件较复杂、薄弱。在经过多年运营后，道岔钢轨会出现许多病害。道岔是高速铁路线路设施中的关键部件, 道岔的质量直接关系到列车运行的安全、列车运行的速度、运行线路的维护费用和线路的使用效率。

关键词：铁路；道岔；探伤

道岔作为引导机车、车辆的线路连接设备，数量多、构造复杂、使用寿命短、限制列车速度、行车安全性低、养护维修投入大等特点，与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。常规探伤手段道岔钢轨探伤已无法满足重载铁路钢轨探伤需求，在当前列车规模化开行的运输形势下，研究如何加强道岔重点部位钢轨探伤措施，对于保障钢轨安全和重载铁路的安全运输具有重大意义。

一、道岔常见病害

1、转辙器部分。道岔转辙器部分主要表现在基本轨顺坡终点接头外没有过渡的道岔平枕，道岔平枕与Ⅱ型、Ⅲ型枕直接过渡，道岔平枕与Ⅱ型、Ⅲ型枕之间存在高度差，在动态下弹性不一致，列车通过接头时产生的巨大冲击力不能均匀的传递给道床，造成接头高低空吊病害。

2、道岔曲尖轨起到使列车转向的作用，车轮进入曲尖轨时，由于运行方向的改变，车轮对曲尖轨产生横向冲击力，造成动能损失，形成侧磨或轧伤。由于日常养护过程中对两个牵引点涉及的轨枕捣固密实度不够，基本轨在重力荷载作用下产生被动的扭曲和变形，久而久之钢轨表面会产生鱼鳞纹和作用边的肥边，鱼鳞伤不及时打磨就会越来越深，造成基本轨的伤损，更换会造成原材料使用中的浪费。

3、辙又是道岔的中心，由于其构造原因，列车通过是会产生振动，形成冲击力，又因为辙叉心道床不易捣固，则会造成辙叉心沉落，水平不良，加之辙叉存在有害空间，心轨尖端易于磨损，使辙叉心和翼轨产生垂直磨耗，而翼轨垂磨又增大了车轮对心轨的冲击，形成马鞍型心轨。

二、道岔探伤方法

按钢轨探伤仪组合灵敏度标定方法进行探伤灵敏度的标定，并在探伤现场被测工件上进行修正，根据被探轨型调整轨型开关。

1、用钢轨探伤仪检查尖轨时，将37度探头、0度探头在轨腰宽度的顶面上分成区域，进行左、中、右的往复探测，才能扫查到整个轨腰的宽度，保证尖轨轨腰缺陷的检出。

2、用钢轨探伤仪探测检查提速道岔长心轨顶面50毫米及以上宽度部分。探测轨头采用K2．5斜探头用一次波直射的方法进行扫查。根据轨头核伤与轨头纵向约呈80度角的发生规律，用探头架上的万向圆环进行探头角度的调整，将探头架横向移动，对轨头进行往复的探测，完成对满轨头覆盖的检查。

3、对轨腰的探测检查采用K0．75或K0．8的探头，对长心轨和短心轨顶面宽度50毫米及以上的部分进行探测检查。针对轨腰宽度调整探头架在轨面的横向位置，进行往复两次的加密探测，以发现轨头至轨底轨腰投影范围内的斜裂纹和螺孔象限裂纹、轨底横向裂纹等缺陷。用0度探头对长心轨和短心轨顶面宽度50毫米及以上的轨腰部分进行探测检查。针对轨腰宽度调整探头架在轨面上的横向位置，进行往复两次的加密探测。以发现轨头至轨底轨腰投影范围内的水平裂纹和纵向劈裂等缺陷。

三、道岔探伤措施

某铁路通道全长594 km规模化开行万吨、两万吨列车，机车轴重达到30 t，万吨列车108节(C80型)，两万吨列车216节。根据道岔重伤将辙叉心轨心宽0～50mm部位及对应翼轨部位， 尖轨心宽0～50mm部位，尖轨接头及变截面位置，基本轨胶接和冻结接头列为道岔探伤作业重点，结合近年来现场探伤实际，从母材探伤仪推行检测，焊缝探伤仪手持扫查，手工检查这三方面制定道岔探伤加强措施。

1、母材探伤仪推行检测

(1)调整母材探伤周期。道岔部位伤损发展速度较快，通过合理调整岔区探伤周期，确保伤损在初步形成和发展阶段，未发展成较大伤损或接近折断标准前，通过探伤仪检测及时发现钢轨伤损。结合现场伤损发展实际，将铁路中间站道岔周期由15天/遍，10天/遍统一调整为7天/遍，通过缩短探伤周期，加密探伤遍数，确保道岔伤损及时检出。

(2)道岔探伤推行限速。道岔各轨件结构相对于普通钢轨较为复杂， 受轨面沙子，辙叉心轨、翼轨和尖轨、基本轨密贴部位需反复推行和抬仪器到另一个部位等因素影响，探伤仪推行时各通道出波需逐个进行分辨。推行速度快，在波形显示较多时无法做到逐个波形辨认，特别容易漏掉较小缺陷。结合道岔各部位母材探伤实际，对于道岔范围探伤仪推行限速1km/h，短轨线路地段限速2km/h ，无缝线路地段限速3km/h。

(3)探伤仪正反推行探测。道岔基本轨接头等胶接、冻结接头处所易发生单侧轨腰、螺孔裂纹，尖轨，基本轨密贴部位，辙叉翼轨部位，由于其结构特殊， 单侧推行无法实现超声波对探测面全覆盖，所以对于以上部位母材探伤仪推行时，除高锰钢整铸辙叉以外，全部执行探伤仪正反推行探测，胶接绝缘接头处正反推行时必须保证螺孔波全部出全，尖轨，基本轨密贴部位正反推行时必须完全通过密贴部位， 辙叉翼轨推行时必须保证车轮经过部位(轨面光带) 全覆盖。

2、焊缝探伤仪手持扫查

(1)关键部位手持K 2.5探头扫查。辙叉、尖轨轨头关键部位包括:尖轨前端0～50 m m 区域，尖轨跟端接头至变截面位置(导线孔部位)，辙叉(不包括高锰钢整铸辙叉)长、短心轨心宽0～50m m 区域，辙叉心轨前端对应翼轨部位，辙叉翼轨弯折部位。以上部位由于轨头宽度较小，结构特殊等其他原因，母材探伤仪无法推行到位或不能有效检测，必须使用焊缝探伤仪手持K 2.5探头加强轨头部位检测，手持探头扫查前应将探测面清理干净，均匀涂抹耦合剂，扫查时单向应直扫，小角度偏内，小角度偏外各扫查一遍，进行双向扫查共计6遍，扫查速度不大于20mm/s。

(2)接头轨底部位手持0°探头扫查。辙叉、尖轨、基本轨接头轨底部位使用焊缝探伤仪，手持0°探头从轨底侧面扫查，扫查路径单一，覆盖范围广，出波或失波易于分辨，故将0°探头检测作为主要扫查手段。0°探头扫查时，应注意根据探测面情况进行适当表面耦合补偿(一般为2～6dB)，扫查时探头晶片与接触面紧密贴合，且扫查速度不大于100mm/s ，发现疑似出波要反复检测进行确认，并结合K1和K2.5探头检测进行综合校对。

(3)尖轨轨底部位手持K 2.5探头扫查。尖轨轨底部位应使用焊缝探伤仪，手持K 2.5探头进行扫查，出于人身安全考虑，只扫查尖轨不与基本轨密贴一侧轨底，扫查前应充分清理轨底踏面上附着的油污和沙子，扫查时重点扫查尖轨前端轨头亮面对应轨底部位及其他疑似伤损处所，扫查时扫查时单向应直扫，小角度偏内，小角度偏外各扫查一遍，进行双向扫查，扫查速度不大于20mm/s。

(4)疑似伤损使用相控阵探伤仪进行校对。道岔部位发现疑似伤损无法确认，应使用相控阵钢轨焊缝探伤仪进行综合校对，充分利用其可通过图像的形式直观的显示缺陷，伤损重现性好、可追溯性强，探头集成度高、伤损误判率低这三方面技术优势，复核疑似及较小伤损，尤其是基本轨、连接轨焊联的焊缝接头，疑似伤损出波应利用相控阵探伤仪的多晶片阵列成像功能，对焊缝缺陷进行精准定量，准确判定和处理重伤焊头。

随着重载铁路发展，对于探伤质量的要求会更高，我们仍要积极探索和利用便携式涡流探伤、磁粉探伤仪和先进的钢轨相控阵探伤仪等多种探测手段进行综合探伤，提升探伤作业质量，及时发现并处理钢轨伤损，保障国家煤运大动脉的安全畅通。

参考文献：

［1］李化建．混凝土接缝用硅酮嵌缝密封材料研究进展［J］．混凝土，2018(3): 156-160．

［2］吴佳晔．基于弹性波的无砟轨道板脱空无损检测方法［J］．2017-04-05．