■ 羅先鋒

鋼軌軌頭橫向疲勞裂紋俗稱核傷，嚴(yán)重影響行車安全。鋼軌核傷多出現(xiàn)在距鋼軌踏面8～12 mm和距內(nèi)側(cè)5～10 mm處，方向與鋼軌縱剖面接近垂直，與踏面有10°～25°傾角（單行線上）或接近垂直（復(fù)行線上）。核傷可導(dǎo)致鋼軌橫向斷裂，危害性極大，是最危險的鋼軌疲勞缺陷之一。因此，對鋼軌核傷檢測尤為重要，根據(jù)B型圖正確判斷核傷關(guān)系到大型鋼軌探傷車能否承擔(dān)保障線路安全責(zé)任問題。

1 核傷產(chǎn)生原因

鋼軌在生產(chǎn)過程中，鋼軌軌頭可能存在白點、氣泡和非金屬雜質(zhì)等。這樣鋼軌在使用過程中，在機車車輛的強力沖擊作用下，細(xì)微的白點、氣泡和非金屬雜質(zhì)逐漸擴大，形成斷面平坦光亮的白核。白核發(fā)展至軌面時受氧化，逐漸發(fā)展成為黑核。鋼軌軌頭踏面在輪軌接觸力反復(fù)沖擊下，形成鋼軌表面的魚鱗傷（表面細(xì)裂紋），由于疲勞向下擴展?jié)B透，產(chǎn)生軌頭核傷或表面掉塊。核傷主要出現(xiàn)在鋼軌軌頭內(nèi)側(cè)、鋼軌小腰及受沖擊力大的部位。

2 大型鋼軌探傷車核傷探測原理簡介

大型鋼軌探傷車采用超聲探輪模式進(jìn)行探測，每個探輪內(nèi)有3個70°晶片，折射進(jìn)入鋼軌的聲束折射角約為70°，其聲束傳播見圖1。進(jìn)入鋼軌的超聲聲束擴散角較大，核傷取向不敏感，但能夠發(fā)現(xiàn)垂直傷損。鋼軌核傷反射示意見圖2。探測系統(tǒng)發(fā)射超聲波的最大密度為車輛每移動1/16英寸發(fā)射一次。當(dāng)車輛速度增加時，為使探測系統(tǒng)有足夠時間處理回波信息，探測密度（每英寸發(fā)射脈沖數(shù)）必須降低。當(dāng)車輛速度逐漸提高時，探測系統(tǒng)發(fā)射脈沖間隔切換為1.6 mm（1/16英寸）、3.2 m m（2/16英寸）、4.8 m m（3/16英寸）及6.4 m m（4/16英寸），缺陷位置分辨率仍為1.6 mm（1/16英寸）。探測系統(tǒng)對鋼軌縱向和水平方向進(jìn)行切分，在探測系統(tǒng)中從側(cè)面觀察鋼軌是網(wǎng)格狀劃分。當(dāng)探測系統(tǒng)得到超聲波回波后，在相應(yīng)網(wǎng)格處作出標(biāo)識，顯示到圖形上就是一個點。

3 核傷B型圖分析

3.1 標(biāo)準(zhǔn)軌頭母材核傷B型圖

按Spe rry公司設(shè)計原理，70°探頭在鋼軌內(nèi)的折射波只存在折射橫波，軌頭核傷在鋼軌內(nèi)的傾斜度決定核傷在探測系統(tǒng)中的反射B型圖形狀。軌頭母材核傷B型圖見圖3，可以看出母材核傷帶一定折角，這與車輛運行時對鋼軌的沖擊有關(guān)。

3.2 曲線地段鋼軌有表面細(xì)裂紋的核傷B型圖分析

2011年4月，鋼軌探傷車在襄渝線上行K80+693探測到一處鋼軌核傷，從B型圖上可以看出鋼軌表面有細(xì)裂紋，工務(wù)段對核傷采取上夾板措施，而在夾板螺孔上方還有一處核傷。現(xiàn)場復(fù)探發(fā)現(xiàn)，探測的鋼軌在曲線上股，表面有很多細(xì)裂紋，鋼軌曲線半徑不大，采取上夾板措施后，夾板終端與彎曲的鋼軌接觸產(chǎn)生應(yīng)力集中，列車通過時車輪與夾板終端對軌頭產(chǎn)生剪切力，導(dǎo)致鋼軌表面細(xì)裂紋向下發(fā)展，產(chǎn)生新的核傷，夾板不能對新核傷形成保護(hù)。采用小型探傷儀器檢查發(fā)現(xiàn)新核傷已快貫穿軌頭，立即進(jìn)行了換軌。

3.3 核傷分析與建議

曲線上的鋼軌表面有細(xì)裂紋時，軌頭發(fā)現(xiàn)核傷，建議不要采取上夾板措施，上夾板會在夾板外側(cè)產(chǎn)生新的傷損，危及行車安全，最好直接更換鋼軌?；胤配撥壧絺嚁?shù)據(jù)，分析上夾板的鋼軌傷損B型圖時，觀察夾板兩端是否有新的傷損出現(xiàn)，如果發(fā)現(xiàn)立即通知工務(wù)段復(fù)探，防止斷軌事故發(fā)生。2011年8月16日，鋼軌探傷車在焦柳下行線宜城—上大堰K545+677處探測發(fā)現(xiàn)右股鋼軌軌頭傷損。18日襄樊工務(wù)段探測復(fù)核，確認(rèn)為軌頭核傷，在軌頭表面內(nèi)，約50 m m×50 mm。通過分析軌頭核傷認(rèn)為，焊縫附近曾進(jìn)行過表面焊補，由于熱處理不當(dāng)，焊補附近造成擦傷和小掉塊。因此，對鋼軌焊縫表面塌陷修復(fù)采用熱處理焊補時，應(yīng)在晴天進(jìn)行，防止焊補后產(chǎn)生新的傷損。

4 結(jié)束語

采用大型探傷車進(jìn)行鋼軌探傷可及時發(fā)現(xiàn)鋼軌損傷并采取應(yīng)對措施，有效預(yù)防斷軌發(fā)生。探傷設(shè)備應(yīng)在試驗線進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試標(biāo)定，并與探傷復(fù)核相結(jié)合，采用小型探傷儀器對傷損進(jìn)行判斷、分析和對比。為適應(yīng)鐵路發(fā)展需求，應(yīng)不斷提高鋼軌探傷車的分析傷損能力。

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