重载铁路钢轨探伤车漏检轨头核伤的原因和应对措施分析

重载铁路钢轨探伤车漏检轨头核伤的原

因和应对措施分析

摘要：钢轨轨头横向疲劳裂纹，业内一般称其为核伤，会对行车安全造成很大威胁。钢轨核伤通常在距钢轨内侧5~10毫米、距踏面8~12毫米处的发生率较高，其方向垂直于钢轨的纵剖面，与踏面接近垂直角，或者在10°~25°以内。核伤是造成钢轨横向断裂的因素之一，具有较高的危害性，属于危险疲劳缺陷的范畴，所以，必须加强对钢轨核伤的检测力度，用B型图来判断核伤，关系到大型钢轨探伤车是否能承担保障线路安全的责任问题。在此基础上，本文着重探究与论述重载铁路钢轨探伤车漏检轨头核伤的具体原因、解决策略等相关内容，以供借鉴。

关键词：重载铁路；钢轨探伤车；轨头核伤；漏检原因；解决策略；

引言

当下我国铁路线路开始向着内陆地区以及高原地区不断延伸和发展，只是单纯的依靠人工的探伤模式已经无法满足实际的维护需求，对于钢轨探伤车的使用可以很大程度的提高探伤的实际效率和准确性，但是也存在一定的问题，例如经常出现漏检现象。本文就主要从重载铁路进行钢轨探伤的特点进行分析，了解探伤车出现漏检错检的主要原因。

1.重载铁路轨道

从上世纪五十年代开始，我国的运输能力不断增加，效率明显提高，成本也不断降低，重载铁路也因为这些优点得到了世界各国铁路的重视，特别是在一部分地域较为辽阔，具有丰富资源的地区，重载铁路的建设以及发展直接决定了国家科技水平的发展，重载运输作为一个综合系统项目模式，设计包含了路基，桥梁等设备设施，重载铁路钢轨直接和车轮接触，通过枕木传递到路基当中，轨道

工程的材料以及零件都会受到影响，在重载以及列车对于线路的影响下，大大加

快了钢轨的受损程度。

2.钢轨轨头核伤的特点与危害

钢轨轨头横向疲劳裂纹，业内一般称其为核伤。钢轨核伤通常在距钢轨内侧

5~10毫米、距踏面8~12毫米处的发生率较高，其方向垂直于钢轨的纵剖面，与

踏面接近垂直角，或者在10°~25°以内。核伤包括黑核、白核两种，在轨头部

位经常会出现。而之所以会造成轨头核伤的现象，是因为钢轨本身就有白点、气泡、严重偏析、非金属杂质等等，再加上列车重复载荷的影响，这些细微裂纹疲

劳源不断发展为核伤，当疲劳斑痕未接触到外部空气的时候，表面通常都比较光

亮且平整，即所谓的白核；如果核伤已经延伸到轨头的表面，一旦与水气接触发

生氧化反应，就会有黑核形成。核伤是造成钢轨横向断裂的因素之一，具有较高

的危害性，属于危险疲劳缺陷的范畴。西方国家的铁路绝大部分都是无缝线路，

钢轨缺陷中以核伤的占比最高，多数国家在核伤面积大于轨头面积的30%时进行

换轨处理，而法国的换轨要求相对宽松一些，需要达到轨头面积55%。相比之下，我国的标准要求绝对是最严格的，但凡发现有伤，不管面积多大都直接更换[2]。

3.轨头核伤的具体原因及解决策略

1.

核伤产生的原因

在生产钢轨期间，轨头部分存在气泡、白点或非金属气泡的几率较大。在实

际应用时，受机车车辆强力冲击造成的影响，这些气泡、白点、非金属杂质不断

延伸，此时断面都是光滑且平整的，及以上提到的白核。如果延伸到轨面的话，

与水气接触发生氧化反应，就会有黑核产生。受轮轨接触力的反复冲击作用，钢

轨表面的鱼鳞伤会越来越明显，随着疲劳不断向下渗透，就有核伤形成，或者出

现表面掉块的现象。通常而言，钢轨小腰、轨头内侧、受冲击力较大的地方等，

是最容易产生核伤。

1.

大型钢轨探伤车探测核伤的基本原理

大型钢轨探伤车是用超声探轮模式完成探测的，每个探轮内附三个70°的晶片，折射到钢轨的声束折射角也是在70°左右。进入钢轨的超声声束扩散角比较大，核伤取向的敏感度偏低，但还是可以将垂直伤损探测出来。探测系统发射超

声波的极限密度是车辆每移动十六分之一英寸就进行一次。随着车辆速度的不断

加快，为了让探测系统对回波信息的处理时间更加充裕，唯一的办法就是调小探

测密度。随着车辆速度增加，探测系统发射脉冲的间隔应切换到1.6-6.4毫米内，每增加十六分之一英寸，需随之增加1.6毫米，至于缺陷位置的分辨率，一直保

持1.6毫米即可。

1.

核伤B型图分析

①标准轨头母材核伤B型图

根据Sperry公司的设计原理，70°探头在钢轨内的折射波仅有折射横波，

对于核伤在探伤系统中的反射B型图形状，则完全取决于轨头核伤在钢轨内的倾

斜度大小。不难发现，母材核伤是带有一定折角的，因为车辆运行必然会冲击到

钢轨。

②曲线地段钢轨有表面细裂纹的核伤B型图分析

2011年四月份，在襄渝线上行K80+693处，钢轨探伤车就检测出一处核伤，

通过观察其B型图我们发现，钢轨表面明显细裂纹的分布，对此，工务段实施了

上夹板的方式处理，后在夹板螺孔上方又有一处新的裂伤出现。现场经过二次探

测后得知，钢轨在曲线上股，表面有大量的细裂纹存在，钢轨曲线半径较小，经

上夹板措施处理之后，其终端与弯曲钢轨相互接触产生应力集中，列车一通过，

车轮与夹板终端就会对轨头产生剪切力，使得钢轨表面的细裂纹往下延伸，又有

新核伤出现，此时再用夹板已经于事无补了。根据小型探伤仪器的结果得知，新

核伤几乎要将轨头部分贯穿，故换轨是唯一的办法。

4.比较与分析探伤车和探伤仪对轨头核伤的检测效果

（1）比较对人工伤损的检测能力

由于探伤车是以动态方式完成检测过程，不论是自动识别还是间隔采样，对

伤损的检测灵敏度都同样会下降，所以只能用补偿识别灵敏度6dB的手段来解决

这一问题。只有在该情况下，测出的探伤车灵敏度才能和探伤仪保持一致。但用

探伤车进行在现场检测的时候，本身的运行速度过快，无法充分补偿其电路干扰、动态耦合以及自动对中不佳等多个方面，通常在3至6dB范围内。所以，在高速

检测、自动识别当中，探伤仪的检测灵敏度往往要比探伤车高出3到6dB左右。

1.

轨形正常时较大的轨头核伤

在遇到轨头核伤较大的情况时，探伤车会有多个通道反射的现象发生，比如

只打70°内外侧或中间位置，不排除0°的底波消失情况，至于探伤仪，在一个

通道有伤损走波基本是无可避免的问题。

（3）轨道形状正常的情况下出现偏离垂直度的轨头核伤

对于偏移垂直角度较小轨头核伤的检测，探伤车自身的直打GC70可以进行

有效的检测分析，偏移七十度没有实现有效的检测，在探伤的测量检测之前使用

探伤仪器检测也不能进行有效的检测[3]。

5.总结

使用大型探伤车进行钢轨探伤，可以及时的发现一定程度的损伤，并且采取

相应的措施，实现有效预防断轨情况的出现。探伤设备应进行相应的静态化模式

调节和标定，并且需要结合探伤复核，使用小型的探伤仪器对损伤进行判断和分析。为了更好的适应铁路发展需求，我们需要不断的优化和提升钢轨探伤车分析

伤损的能力。

参考文献

[1]郭江龙. 重载铁路钢轨探伤车漏检轨头核伤的原因和应对措施[J]. 建筑

工程技术与设计, 2017(5).