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        滲透探傷技術(shù)在地鐵軌道檢測(cè)中的應(yīng)用

        2021-06-04 13:23:36
        工程技術(shù)研究 2021年6期
        關(guān)鍵詞:焊縫檢測(cè)

        張 華

        中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司,山西 太原 030000

        在地鐵線路中,軌道是直接承受機(jī)車重量與各類荷載的部分,線路上的鋼軌在車輛行駛與氣候條件等多種影響下,在應(yīng)用中常常受到損傷,影響地鐵的安全運(yùn)行。對(duì)此,相關(guān)部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)探傷檢查,將滲透探傷技術(shù)應(yīng)用其中,采用滲透劑、顯像劑等進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè),并及時(shí)更換受損鋼軌,使行車安全得到切實(shí)保障。

        1 地鐵軌道出現(xiàn)常見(jiàn)傷損的主要原因

        當(dāng)前地鐵線路長(zhǎng)度不斷增加,運(yùn)營(yíng)時(shí)間也不斷延長(zhǎng),人們對(duì)線路安全給予了高度重視,其中軌道結(jié)構(gòu)安全對(duì)整體行車安全具有決定性作用。地鐵位于地下,且行車密度較大、載客量眾多、養(yǎng)護(hù)維修時(shí)間較短,這對(duì)軌道安全性提出了更高的要求。因?yàn)檐壍澜Y(jié)構(gòu)中不同構(gòu)件的壽命不盡相同,尤其在設(shè)備老化后導(dǎo)致安全性能急速降低,很容易發(fā)生脫軌等重大事故,所以對(duì)軌道安全性進(jìn)行全面檢測(cè)十分必要。但是,當(dāng)前部分城市軌道安全檢測(cè)主要在日常維護(hù)中開(kāi)展,且憑借人力和小型設(shè)備完成,檢測(cè)效率與可靠性較低。

        地鐵軌道出現(xiàn)常見(jiàn)傷損的主要原因如下:

        (1)地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)間間隔較短、行車密度較大,使軌道受到循環(huán)反復(fù)的摩擦,鋼軌表面疲勞受損,出現(xiàn)表面掉塊、魚(yú)鱗紋等損傷。

        (2)城市地鐵快速擴(kuò)張,線路工期緊張,加上個(gè)別地區(qū)地下水豐富,一些線路的防水工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo),導(dǎo)致隧道漏水嚴(yán)重,甚至局部直接滴水到軌道表面,造成嚴(yán)重的軌道銹蝕。

        (3)地鐵站之間的距離相對(duì)較近,車輛啟動(dòng)、制動(dòng)較為頻繁,車輪對(duì)軌道焊接接頭處的沖擊較大,導(dǎo)致接頭高低超過(guò)限定值,出現(xiàn)螺孔裂紋、橫縱裂紋等。

        2 滲透探傷技術(shù)在地鐵軌道檢測(cè)中的應(yīng)用

        某地鐵受損的軌道里程為DK41+458.5~DK41+742.5,共計(jì)280m,內(nèi)含車站區(qū)域與地鐵區(qū)間,且盾構(gòu)和高架結(jié)構(gòu)都有,地鐵軌道結(jié)構(gòu)邊緣與地鐵結(jié)構(gòu)間的距離最小為1.5m。該項(xiàng)目主要采用滲透探傷技術(shù)對(duì)地鐵軌道質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。

        2.1 技術(shù)基礎(chǔ)

        在地鐵軌道探傷中,較為常用的方式便是滲透檢測(cè),滲透檢測(cè)技術(shù)可利用毛細(xì)管原理對(duì)軌道表面與近表面的質(zhì)量缺陷進(jìn)行檢測(cè)。其技術(shù)原理為在事先處理好的檢測(cè)面上噴灑適量的滲透劑,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后,滲透劑進(jìn)入開(kāi)口缺陷中,在對(duì)檢測(cè)面中間部位進(jìn)行清洗后噴涂顯像劑,使質(zhì)量缺陷得以確定。此種方法使用效率由被檢測(cè)材料、試劑性質(zhì)、清洗水平、缺陷類型等多因素決定。

        2.2 操作流程

        (1)表面處理。該環(huán)節(jié)可使?jié)B透劑進(jìn)入開(kāi)口缺陷中,使檢測(cè)面的油脂、銹、附著物等得以去除。預(yù)清洗分為化學(xué)和機(jī)械兩個(gè)方面,油脂、污垢、殘?jiān)染没瘜W(xué)試劑進(jìn)行清洗。在軌道探傷中,滲透檢測(cè)開(kāi)展前要求被檢測(cè)面光滑干凈,特別是焊縫處要抹平,禁止存在明顯痕跡。一些表面過(guò)于粗糙則為后續(xù)清洗增加了難度,在顯像過(guò)程中可能模糊不清,影響最終效果。此外,二次打磨和滲透費(fèi)時(shí)費(fèi)力,還會(huì)使成本增加,降低檢測(cè)效率。對(duì)此,技術(shù)人員在滲透前應(yīng)確保表面處理與相關(guān)規(guī)定充分符合,以鋼軌裂縫為例,要求操作前將清洗劑噴涂在干凈的毛巾上,再用毛巾對(duì)待測(cè)焊縫表面進(jìn)行擦拭。

        (2)涂刷滲透劑。根據(jù)實(shí)際情況,通過(guò)噴灑、涂抹等方式將滲透劑施加到待檢測(cè)軌道上,一般情況下,鋼軌多采用噴灑或涂刷等方式。將待測(cè)軌道的表面溫度調(diào)整至10~50℃,可利用軌道溫度檢測(cè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn),檢測(cè)方式如圖1所示,噴灑滲透物后等待5~60min即可,對(duì)于缺陷嚴(yán)重的情況可適當(dāng)延長(zhǎng)等待時(shí)間。在實(shí)際操作中,先將滲透液噴灑到容器中,再用刷子蘸取相應(yīng)量涂刷在焊縫表面。

        (3)應(yīng)用顯像劑。清洗是滲透檢測(cè)的核心所在,清洗操作不當(dāng)會(huì)影響后續(xù)顯像清晰度;但若清洗過(guò)度,又會(huì)使部分細(xì)小缺陷中的滲透劑被全部清洗干凈,進(jìn)而難以顯像。對(duì)于地鐵軌道來(lái)說(shuō),一般先用干凈的毛巾將過(guò)量的滲透劑清理干凈,再將清洗劑噴灑在毛巾上進(jìn)行清洗。同時(shí),在實(shí)際操作中待檢測(cè)焊縫的兩端均要預(yù)留淡粉色底色。在顯像劑應(yīng)用中,可將濕式溶劑型顯像劑噴射到地鐵軌道中,在軌道表面產(chǎn)生一層薄膜。當(dāng)干粉末與滲透劑接觸后,便開(kāi)始正式顯像,時(shí)間在10~30min。

        2.3 檢測(cè)結(jié)果

        根據(jù)《焊縫的無(wú)損檢測(cè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》(ISO 23277—2009),將檢測(cè)到的質(zhì)量缺陷分為兩種類型,即線性與非線性,前者為顯示長(zhǎng)寬比≥3,后者為長(zhǎng)寬比<3。通常情況下,線性缺陷以裂紋、未熔合、未焊透、鏈狀氣孔為主;非線性則以氣孔、小型弧坑裂紋為主,如表1所示。

        表1 質(zhì)量缺陷類型

        上述兩種缺陷對(duì)軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的危害不盡相同,在驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)上也有所區(qū)別。對(duì)于地鐵軌道來(lái)說(shuō),滲透檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)明確指出,線性顯示長(zhǎng)度應(yīng)不超過(guò)2mm,非線性主軸尺寸應(yīng)不超過(guò)6mm。值得強(qiáng)調(diào)的是,上述尺寸代表的是顯像尺寸,并非實(shí)際值,顯示尺寸與時(shí)間具有正比關(guān)系。對(duì)此,在滲透檢驗(yàn)中規(guī)定,顯像時(shí)間為10~30min時(shí),顯像劑干燥后便應(yīng)立即計(jì)時(shí)。根據(jù)該項(xiàng)目顯像結(jié)果,經(jīng)過(guò)滲透檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)存在兩處缺陷,一處為線性缺陷,長(zhǎng)度為5mm,超過(guò)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的小于2mm,屬于超標(biāo)缺陷,應(yīng)立即進(jìn)行檢修處理;另一處為非線性缺陷,左右兩側(cè)的主軸尺寸分別為10mm和5mm,根據(jù)檢驗(yàn)規(guī)定,左側(cè)為超標(biāo)缺陷,應(yīng)立即檢修處理,右側(cè)在超標(biāo)界限之內(nèi),暫且無(wú)須采取修理措施。

        2.4 應(yīng)用要點(diǎn)

        根據(jù)地鐵軌道焊接生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),針對(duì)焊接缺陷進(jìn)行修理時(shí),滲透檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)如下。

        (1)在應(yīng)用滲透劑和顯像劑時(shí),一般要求軌道溫度達(dá)到10~50℃,可利用軌道溫度檢測(cè)裝置來(lái)判斷。同時(shí),在常規(guī)滲透檢測(cè)時(shí)均要注意溫度,但對(duì)一些帶有質(zhì)量缺陷的焊縫進(jìn)行檢修時(shí),滲透檢測(cè)一般會(huì)忽視溫度要求,很可能導(dǎo)致滲透檢測(cè)效果被大打折扣。如若軌道溫度過(guò)高,將導(dǎo)致滲透劑快速干化,流動(dòng)性喪失,難以被顯像劑吸出。

        (2)在清理缺陷的過(guò)程中,還要對(duì)被測(cè)軌道焊縫類型與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析,待預(yù)清理后再實(shí)施滲透檢測(cè)。補(bǔ)焊之前的清洗工作十分關(guān)鍵,一旦清洗不夠達(dá)標(biāo),殘留在中間部位的滲透劑會(huì)導(dǎo)致焊接時(shí)出現(xiàn)氣孔,勢(shì)必要重新返修,增加人力、物力的投入。在對(duì)墊板V形接頭的處理中,需要先將焊縫中的有效熔深進(jìn)行清理,利用氧乙炔火焰對(duì)缺陷處加熱烘干,這對(duì)于促進(jìn)試劑揮發(fā)、避免產(chǎn)生氣孔作用顯著。為了避免較薄工件發(fā)生變形,還應(yīng)將加熱溫度保持在60℃以下,這樣才可達(dá)到最佳檢測(cè)效果。

        (3)在檢驗(yàn)結(jié)束后做好清洗工作,可利用干凈的毛巾對(duì)軌道上的顯像劑進(jìn)行擦拭,通常顯像劑為粉末狀物質(zhì),大多可用干毛巾擦拭干凈,然后用毛巾蘸取一定的清洗劑進(jìn)行二次擦拭。不可直接將清洗劑噴灑在軌道上擦,否則會(huì)使顯像劑變成膏體,增加清理難度,通常對(duì)軌道中間的清洗利用帶有清洗劑的毛巾。

        (4)引進(jìn)更加先進(jìn)的探傷設(shè)備。當(dāng)前,地鐵線路網(wǎng)絡(luò)不斷延伸,里程和范圍逐漸擴(kuò)大,單純依靠人工完成滲透探傷工作效率較低,且不具備經(jīng)濟(jì)性,需要引入先進(jìn)的探傷設(shè)備,如大型探傷車等,使探傷工作更加精準(zhǔn)專業(yè)、自動(dòng)高效,這也是軌道探傷后期發(fā)展的主要方向之一。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        綜上所述,在地鐵長(zhǎng)期運(yùn)行中,軌道在多次磨損、天氣因素等影響下出現(xiàn)老化損傷等情況不可避免,會(huì)對(duì)行車安全構(gòu)成較大威脅。對(duì)此,線路維修管理人員應(yīng)積極引入滲透探傷技術(shù),通過(guò)表面處理、涂刷滲透劑與顯像劑等方式,使軌道質(zhì)量缺陷的位置與類型得以明確,并采取有效措施加以解決。在實(shí)際操作中,還應(yīng)保障軌道溫度要求,對(duì)被測(cè)軌道焊縫類型與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析,檢驗(yàn)結(jié)束后要做好清洗工作,由此提高探傷檢修效率,保障地鐵正常運(yùn)營(yíng)。

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