钢轨探伤中的无损探伤技术应用

钢轨探伤中的无损探伤技术应用

宋金城

中国铁路北京局集团有限公司天津工务段  天津  300000

摘要 钢轨探伤是采用探伤仪器探测钢轨表面或者内部有无出现裂纹或缺陷的情况。而无损探伤就是在不损害探测仪器或者探测对象的前提下，对钢轨采取的一种探伤措施。随着铁路运输量的不断增加，钢轨探伤需求也在不断扩大，如果检测不出钢轨中存在的缺陷和问题，就会造成钢轨断裂、变形，进而引发严重的铁路运输事故。本文将通过无损探伤方法的介绍与应用，进一步推动无损探伤技术的发展与进步，为铁路运输安全保驾护航。

关键词：钢轨探伤；无损探伤技术；应用

铁路运输是我国最主要的运输方式，近年来，国家不断加大对铁路运输的投资力度，一条条新建铁路开通运营，极大的促进了我国社会经济的发展。铁路运输量的上升，铁路钢轨的承载量就会随之上升，再加上频繁的货运和客运，钢轨的疲劳程度在加剧，如果不采取措施进行钢轨探伤，就容易引发钢轨断裂、变形，就会威胁铁路运输安全。无损探伤技术在不影响钢轨的前提下，对钢轨中的缺陷进行检测，及时检查出钢轨中存在的安全隐患，提高铁路运输的安全性，为铁路运输的发展提供技术支撑。

一、钢轨探伤技术概述

（一）钢轨探伤技术的特点

在不损害被检测对象物理、化学性能的前提下，对被检测对象的外部和内部进行检测，成为无损伤检测技术的目的。无损探伤技术的应用非常广泛，在铁路、船舶、汽车和桥梁领域都有应用。无损探伤技术在保证产品正常运行方面发挥了巨大的作用，已经得到了工业界的普遍认同，它既能够控制产品的质量，又能够节约成本、减少浪费，从而最大化的保证设备的安全使用。无损伤探伤技术能够在工业界立足脚跟，取决于它灵活的特征，无损探伤技术可以保证不损害到被检测对象；无损探究技术也可以保证100%检测，不会放过任何一个检测细节；无损探伤技术还可以对发现的缺陷进行评价，从而客观的评价被检测对象的质量；无损探伤技术还可以对被检测对象提出缺陷原因分析，从而为有关部门改进产品质量提供依据。

（二）钢轨探伤技术的应用现状

无损探伤技术在产品的不同阶段发挥着不同的作用，对于提高产品的利用率有着重要的意义。现阶段，许多产品在设计时就会考虑到无损探伤环节，以便与无损探伤技术的灵敏度和分辨率保持一致。许多产品的制造部门为了使检验产品的合格率，还会对产品的成品、半成品进行鉴定和评价。在产品的使用阶段，许多部门根据相关产品的资料对产品进行适时监控，从而保证产品的安全运行环境。无损探伤技术的作用还在于保证产品的质量和性能能够符合预期目标，是一种性价比较高的产品检测技术。

二、无损探伤技术的分类

（一）超声波检测

近年来，随着钢轨无损探伤技术的不断发展，无损探伤理论与实践的不断丰富，在无损探伤领域，出现了一些有代表性的探伤技术，比如，超声波检测技术。超声波检测技术是利用超声波在试件中的传播反应，检测试件的缺陷和其他物理特征，利用仪器发出超声波，然后再利用仪器接收超声波，根据接收后超声波的特征，对试件的缺陷进行分析。超声波检测技术的优点是适用于多种试件的检测，有金属、非金属和其他复核材料。超声波的穿透力强，可以检测厚度在1-2厘米的钢材，也可以几米长的钢锻件。

（二）射线检测

射线检测技术是利用X射线、Y射线和中子射线穿过试件的强度衰减，来分析试件的缺陷，当射线穿过试件时，若试件里面有气孔、夹渣，射线的强度就会减弱很多，如果用一张底片来接收射线，射线的光亮就会大很多，就可以从底片上反映出缺陷的大致位置。射线检测技术的主要优势就是可以用于所有的试件，并且对试件的形状和粗糙度没有任何要求；射线检测技术还能够观察出缺陷的影像，便于技术人员做出缺陷分析；射线检测技术的底片可以长期的保留下去，不受环境的影响。

（三）磁粉检测

磁粉探伤就是利用试件缺陷处磁场与磁粉的相互作用，来检查试件的缺陷大小，钢轨表面或者近表面缺陷处的磁导率和钢铁处的磁导率差异，磁化后不连续处磁场发生变形，吸引磁粉在缺陷处形成堆积，在适当光照下，对堆积处的磁粉进行分析，就完成了磁粉探伤。磁粉探伤的优势是操作简便，而且使用成本低廉，对试件缺陷处的检测效果好，出结论的速度也非常快。磁粉探伤还能发现原材料中以前就有的缺陷，可以检验成品，也可以检验原材料。

三、钢轨无损探伤技术的应用

（一）超声波技术

利用超声波进行钢轨探伤时，利用功率放大器对激励信号放大，由导波传感器在钢轨的一端发出超声波，超声波在没有损伤的钢轨，导波的相速度基本保持不变；在钢轨中遇到损伤就会发生反射、散射等信号，通过信号传递进行分析，就能高效率、高精度的找到损伤部位及损伤程度。用超声波无损探伤可以检测出钢轨中裂缝、白点、分层、气孔、未焊透等不良缺陷。优点在于穿透能力强、操作安全、设备轻便、测量精度高、高灵敏度和获得结果快等，此技术已经在钢轨探伤中广泛应用。

（二）超声波技术在钢轨探伤中的应用

钢轨在铁路运输中承担着繁重的载荷，长时间的磨损、腐蚀及其他因素的影响，钢轨会发生肉眼无法观察到的缺陷，例如裂纹、锈蚀、剥离掉块等。超声波无损探伤在重载钢轨中的应用随着技术的成熟越来越普遍，对于钢轨底部缺陷的检测主要应用的是0°探头，在进行钢轨底部探伤检测时，超声波无损探伤仪由晶片发射出纵波会从钢轨的头部经过钢轨腰部来到钢轨底部，在钢轨底部经界面发射后，被另一晶片接收。当钢轨中存在裂纹、缩孔以及夹杂物时，都会阻断超声波纵波信号的传输，然后根据回波显示的刻度，对钢轨中出现缺陷的类型和位置进行判断，并能够对发生裂纹的长度进行测量。

对钢轨的头部进行测量时，需要更换探头。根据相关规定，需使用70°探头，为了避免钢轨头部受到其他的影响，探头的位置需与探头前进的方向成一定的斜角，目的是让钢轨中的横波从钢轨头部下颚反射到轨面上。在钢轨的头部检测过程中，如果钢轨的头部完好无损，就不会存在回波信号。如果钢轨的头部存在损伤，就会有回波反射回来。根据回波显示的情况，对损伤的大小、类型以及位置进行判断。例如钢轨头部生锈，就会出现间断的报警声，但用砂纸进行打磨后，跳跃波就会减弱。

铁路运输的突飞猛进带来巨大的经济收益，但同时，也埋下了铁路运输安全隐患，如果不及时排查安全隐患，铁路运输安全事件就可能随时发生。无损探伤技术在解决铁路运输安全问题方面发挥了巨大的作用，为铁路运输安全扫清了障碍。从现有的应用现状来看，各种无损探伤技术有各自的优势，就要发挥好各自的优势，同时还要注重探伤技术的融合，创新探伤技术的发展形式，进而就能够提高探伤技术的使用效率，提升探伤技术的检测精准度，推动无损探伤技术在更大范围内的应用。

参考文献

[1]曾紫焰.基于超声导波的钢轨轨底无损检测技术的研究[D].深圳大学,2020（07）

[2]杨尚.钢轨无损检测中的超声导波技术分析[J].中国设备工程,2020(04)

[3]寺下善弘,彭惠民.支撑铁路稳定运输的钢轨探伤技术[J].国外机车车辆工艺,2019(06)

[4]肖湘.基于多物理传感器的速度下缺陷检测关键技术研究[D].电子科技大学,2020（06）

[5]王黎黎.钢轨探伤中的无损探伤技术应用[J].技术与市场,2019(09)

[6]高运来.多物理电磁及热成像钢轨裂纹无损检测技术研究[D].南京航空航天大学,2018（03）

[7]蒋根,孟仲战.高速铁路无损探伤技术运用管理及策略[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2015(09)

[8]厉振武.无损探伤方法及其在钢轨探伤中的应用研究[D].湖南大学,2019（03）

作者简介：宋金城，1999.9-，男，汉族，天津市人，2021年6月毕业于天津铁道职业技术学院，铁道工程技术专业，大学专科学历，现在中国铁路北京局集团有限公司天津工务段，从事铁路线路工技术工作。