浅谈钢轨探伤技术在线路检修中的应用

摘要：近年来随着交通运输业的发展，钢轨作为核心承重部件，承受列车高速行驶的压力、磨损等损伤，严重时可致列车脱轨。钢轨探伤技术能精准检测钢轨内外部缺陷，为线路检修提供数据，是保障轨道交通安全运营的关键技术。

关键词：钢轨探伤；线路检修；技术

一、引言

轨道交通是国家交通运输体系的关键，其安全运行关乎国计民生。钢轨作为核心承重部件，承受列车高速行驶的压力、冲击力及自然环境侵蚀，易出现裂纹、磨损等损伤，严重时可致列车脱轨。钢轨探伤技术能精准检测钢轨内外部缺陷，为线路检修提供数据，是保障轨道交通安全运营的关键技术。

二、钢轨探伤技术原理

超声波探伤原理

超声波探伤是目前钢轨探伤中应用极为广泛的技术之一。超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波，具有良好的方向性和穿透能力。当超声波在钢轨这种均匀介质中传播时，会以相对稳定的速度和方向前行。然而，一旦遇到钢轨内部的缺陷，如裂纹、气孔、夹杂等，由于缺陷处与正常钢轨材料的声阻抗存在差异，超声波就会在界面处发生反射、折射和散射现象。探伤仪通过发射超声脉冲，并接收反射回来的超声波信号，根据反射波的传播时间、幅度以及相位等信息，运用特定的算法和经验公式，就能够精确计算出缺陷在钢轨内部的位置、深度以及大致的尺寸大小。例如，当反射波的回波时间延迟较长，说明缺陷位置较深；而反射波幅度较大，则可能意味着缺陷尺寸较大。

电磁探伤原理

电磁探伤主要基于铁磁性材料的磁特性。钢轨属于铁磁性材料，在正常状态下，其内部的磁场分布相对均匀、规则。当钢轨存在缺陷时，如表面或近表面的裂纹、磨损变薄区域等，会打破这种磁场的均匀性，导致磁场发生畸变。电磁探伤设备通过向钢轨施加外部磁场，然后利用高灵敏度的传感器，如霍尔元件、感应线圈等，精确检测钢轨表面磁场的变化情况。一旦检测到磁场异常，就表明钢轨存在缺陷，并且根据磁场畸变的特征和程度，还可以初步判断缺陷的类型、形状和严重程度。例如，对于表面裂纹，会引起局部磁场的急剧变化，呈现出明显的磁场梯度；而对于磨损区域，磁场变化则相对较为平缓。

三、常见的钢轨探伤方法

手工探伤

手工探伤是一种传统且基础的探伤方式，主要由经验丰富的探伤人员手持便携式探伤仪，沿着钢轨进行逐段、细致的检测。探伤人员需要具备扎实的专业知识、敏锐的观察力和丰富的实践经验。在检测过程中，他们通过调整探伤仪的参数设置，如发射频率、增益等，以适应不同的检测环境和钢轨状况。这种方法的优势十分显著，其灵活性极高，能够对钢轨的各个部位，包括一些探伤车难以触及的特殊地段，如道岔区、桥梁连接处、隧道内复杂弯道处等，进行全方位、细致入微的检查。同时，探伤人员可以根据现场实际情况，随时调整检测策略和方法，及时发现并处理一些潜在的安全隐患。

探伤车探伤

探伤车是一种集先进技术与高效检测能力于一体的专业设备，通常配备了多组高精度的探伤传感器和自动化检测系统。在检测过程中，探伤车以一定的速度沿着钢轨行驶，同时车内的探伤设备对钢轨进行连续、实时的检测。探伤车的检测效率极高，能够在短时间内完成长距离铁路线路的检测任务，大大提高了检测的覆盖面和及时性。例如，在一些繁忙的干线铁路上，探伤车每日清晨便开始对线路进行巡检，一天内可以检测上百公里的线路。

探伤车采用的多传感器融合技术，能够从多个角度、不同方向对钢轨进行全面检测，有效提高了检测的准确性和可靠性。探伤车还配备了先进的数据处理和分析系统，能够对检测到的海量数据进行实时处理、分析和存储，为后续的线路维护和决策提供科学依据。

无损检测新技术

相控阵超声探伤技术

相控阵超声探伤技术是近年来在钢轨探伤领域得到广泛应用的一项新技术。它突破了传统超声探伤的局限性，通过控制多个超声换能器的发射和接收时间，实现了对钢轨内部缺陷的多角度、全方位检测。相控阵超声探伤系统通常由多个小型超声换能器组成阵列，这些换能器可以根据预设的程序，按照不同的时间延迟和相位差发射和接收超声波。通过灵活调整这些参数，能够在钢轨内部形成各种形状和方向的超声束，从而实现对不同位置、不同角度缺陷的高效检测。

基于激光的探伤技术

基于激光的探伤技术是利用激光的高能量、高分辨率和快速扫描特性，对钢轨表面进行精确检测的一种新型探伤方法。该技术主要通过发射高能激光束照射钢轨表面，当激光与钢轨表面相互作用时，会产生反射、散射和热效应等物理现象。通过对这些现象的精确检测和分析，就能够快速、准确地检测出钢轨表面的微小缺陷，如疲劳裂纹、磨损痕迹、擦伤等。

四、钢轨探伤技术在线路检修中的应用

日常巡检

日常巡检是保障铁路线路安全运行的基础工作，而钢轨探伤技术在其中扮演着至关重要的角色。通过定期对钢轨进行探伤检测，能够及时发现早期的微小缺陷，将安全隐患消除在萌芽状态。在某城市轨道交通线路中，运营部门制定了严格的日常探伤检测计划，每天在运营结束后，都会安排专业的探伤人员和探伤车对线路钢轨进行全面检测。在一次常规检测中，探伤人员利用先进的探伤设备发现了钢轨表面的细微裂纹。这些裂纹虽然初期长度较短、深度较浅，但如果不及时处理，随着列车的频繁运行，裂纹将会不断扩展，最终可能导致钢轨断裂，危及行车安全。

他们采用专业的打磨设备，对裂纹部位进行精细打磨，去除裂纹缺陷，并对打磨后的钢轨表面进行了严格的质量检测，确保打磨后的钢轨表面平整度和硬度符合要求。经过及时处理，成功避免了裂纹扩展导致的钢轨断裂事故，确保了城市轨道交通的安全稳定运行，为市民的日常出行提供了可靠保障。

病害整治

当通过探伤技术发现钢轨存在严重缺陷时，探伤技术所提供的详细信息，如缺陷的位置、深度、形状和性质等，对于病害整治工作至关重要。维修人员可以根据这些信息，制定科学合理的修复方案，采取针对性的修复措施。在某重载铁路线路上，探伤技术检测出一段钢轨内部存在大面积的疏松缺陷。这种疏松缺陷会严重降低钢轨的承载能力，无法满足重载列车的运行要求。

再次利用探伤技术对修复后的钢轨进行全面检测，确认缺陷已被彻底消除，钢轨质量符合运行标准。通过这次及时、有效的病害整治工作，避免了因钢轨承载能力不足而引发的安全事故，保障了重载列车的安全运输。

新线验收

在新铺设的轨道线路投入使用前，利用探伤技术对钢轨进行全面、严格的检测，是确保新线质量和安全的关键环节。通过探伤检测，可以及时发现钢轨在生产、运输和铺设过程中可能产生的各种质量问题，如内部夹杂、气孔、裂纹等，避免因钢轨质量问题影响线路的安全运行。在某新建铁路干线的验收过程中，验收团队采用了多种先进的探伤技术，包括超声波探伤、电磁探伤以及相控阵超声探伤等，对全线钢轨进行了地毯式检测。

在检测过程中，发现多根钢轨存在不符合标准的内部夹杂缺陷。这些夹杂缺陷会降低钢轨的强度和韧性，在列车运行过程中容易引发钢轨断裂等安全事故。施工方接到探伤检测报告后，高度重视，立即组织专业人员对存在缺陷的钢轨进行更换。在更换完成后，再次进行探伤检测，确保所有钢轨质量均符合标准。通过严格的探伤检测和及时的整改措施，保证了新线开通后的安全运营，为铁路的长期稳定运行奠定了坚实基础。

五、结论

从传统的手工探伤方法到高效的探伤车探伤，再到不断涌现的无损检测新技术，探伤技术的发展历程见证了轨道交通行业对安全运营的不懈追求。随着科技的飞速发展，未来钢轨探伤技术将朝着智能化、自动化、高精度化的方向不断迈进。我们需要进一步加强对新技术的研究和应用，加大对探伤设备的研发投入，培养更多高素质的专业探伤人才，不断提高探伤的准确性和效率，为轨道线路的安全运行提供更加坚实、可靠的保障，以适应日益增长的运输需求，推动轨道交通事业持续、健康发展。

参考文献：

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