地铁钢轨焊点伤损超声波探伤方法的研究

陈林海

贵阳市城市轨道交通集团有限公司，贵州省贵阳市 550081

摘要：城市轨道交通中钢轨焊点的质量，对整个线路的质量以及行车安全有着直接的影响。随着我国城市的快速发展，出行需求增加，地铁现已成为了人民群众日常出行广泛选择的交通工具之一。地铁为轨道交通工具，钢轨的焊接质量和焊接水平能够直接影响地铁的正常运转。因此本文针对地铁钢轨焊点伤损超声波探伤方法进行深入的研究与分析，应用该方法能够针对钢轨焊点多种类型伤损问题进行及时的定位与判断，消除线路存在的安全隐患，保证线路始终处于良好状态。因此，对地铁钢轨焊点伤损超声波探伤方法的研究，将助力地铁钢轨焊点伤损情况的判别与检测能力提升。

关键词：地铁；钢轨；焊点伤损；超声波探伤方法

引言：超声波探伤技术主要应用超声波作为媒介，让其深入金属材质内部，进而对金属材件内部存在的各类裂纹、砂眼、气孔等多种类型的问题和伤损情况进行精准有效的判断与定位。应用超声波探伤方法进行钢轨焊点的伤损探测和伤损类型精准识别，对于我国地铁钢轨的焊接技术水平提升以及地铁工程项目建设发展而言，有较强的实用意义和价值。

1 超声波探伤技术分析

1.1 技术概述

超声波探伤技术主要指的是应用超声波探测仪，向目标金属物的内部发射超声波，随后接收超声波，着重分析超声波在该目标金属物内部不同截面所发生的反射情况，进而有效判断目标金属内部是否出现伤损。超声波探伤技术为无损伤的探伤技术方法之一，在实际应用过程中，相关操作人员只需要对超声波探测仪的探头进行控制，应用超声波探测仪在目标金属物表面发送超声波束，让超声波在目标金属物的内部进行反射，如果内部存在缺陷问题超声波束，一经接触则会产生不同类型的反射波，此时相关操作人员只需要观察超声波在显示器中波形的反馈情况和变化情况，就可以有效鉴别和判断目标金属内部是否存在缺陷或大小不一的问题，提高探伤技术的应用水平。正因如此，超声波探测仪在我国工业领域中被广泛应用作为无损伤的探测仪之一，超声波探测仪应用过程中更加简便快捷，同时在对目标金属物或工件内部损伤缺陷的判断更加精准，因此在实际工程和实验室等多个领域中，超声波探伤技术被越发广泛的应用。

1.2 应用特点

超声波探测技术在应用过程中优势明显，主要体现为以下几个方面。一是，超声波在目标金属内部介质中进行传播时会受到不同质界面的影响，在超声波反射过程中进行波形的变化和显示，如果该工件内部已经存在缺陷问题或损伤状态，操作人员可以直接在超声波探测仪中观测到超声波波形的细节变化，但是如果工件内部所存在的缺陷小于超声波的波长实际尺寸不足，则同样也会导致超声波无法进行有效反射，此种检测方式能够方便操作人员对缺陷的实际尺寸进行预估和判断。二是，应用超声波探测技术的过程中，频率相对较高，指向性更好，特别是超声波探测仪器能够应用较窄的波束形式进行辐射和传播，因此在针对目标金属或工件内部缺陷、损伤进行判断时更加精准有效。三是，应用超声波探测仪所造成的超声波在传播能量方面更大，振幅更强，所以在超声波的反馈和仪器识别中更具优势。

2 地铁钢轨焊点伤损应用超声波探伤方法的必要性

受到超声波探伤方法的应用特点、应用原理影响，超声波探伤方法与传统类型的探伤技术相比，其最主要优势体现于无损伤操作方面，应用更加便捷，探伤结果更加精准，因此可以应用超声波探伤方法进行金属元件内部气孔、砂眼等多重伤损问题的科学精准判断。现如今我国各个城市在地铁轨道工程建设方面发展越发迅速，城市地铁广泛应用，同时为了保障城市地铁的正常运转，需要对地铁钢轨焊接施工质量水平进行全面的提升，确保地铁钢轨焊接施工与地铁工程建设标准相符合，但是我国当前仍旧有很多地铁钢轨焊接工程中会存在轨底角损伤的问题，如果一再采用常规探伤技术和传统探伤方法，则很难将轨底角损伤问题进行识别和处理。因此在地铁钢轨焊接伤损探查与检测中应用超声波探伤方法最为简便，精准性更高，实效性更强。

3 地铁钢轨焊点伤损问题分析

在铁路工程建设过程中，在钢轨连接过程中往往需要应用焊接的形式，而此类连接部分也被称之为信号连接线，对钢轨连接位置焊接时大多采取堆焊的方法，让连接部位能够实现与轨道底部的斜面进行连接，保障了钢轨的稳定性和较好的连接效果。大多数情况下，信号连接线的焊点直径为5cm左右，再加上母材体量相对较大，因此横截面积大多会显示在90-95mm2的范围内，出现此种钢轨连接焊点的特性，往往由于钢轨连接部位的信号接收线特点及作用的影响，在地铁运营过程中，信号连接线需要进行信号的沟通，既要满足钢轨行车信号的显示需求，同样也成为了回流电路畅通的作用，因此要保障一定程度的地铁钢轨焊点面积，避免因为焊点面积过小而导致信号传播受到影响。大多数情况下，会保持在3.5-4cm的区间范围内，开展地铁钢轨连接线的堆焊焊接时，焊点部位的温度会达到1300℃以上，同时受到高温及焊点的大面积影响作用之下，钢轨轨道底部的金属组织极易发生伤损问题，除此之外在进行地铁钢轨信号连接线的焊接时，焊点位置所形成的夹角也被称为轨底角，焊点位置处于头鱼尾板两端约7cm的范围内，距离轨底边缘的距离为1cm以下,而焊点另一侧与钢轨之间的扣板距离一般为5cm，这样的问题也导致了地铁钢轨信号连接线焊点周边实际面积相对狭小，如果一再采用常规的探伤技术探方法很容易导致此类细微损伤和焊点伤损不被觉察，进而引发更为严重的安全隐患问题[2]。

4 地铁钢轨焊点伤损应用超声波探伤方法的对策

在我国很多城市中现有的地铁轨道线路，往往处于运营状态或建设状态，因此在进行地铁钢轨焊点伤损识别时，可以应用超声波探伤方法和超声波探头进行识别。例如针对焊点的横向裂纹要采取横波探头进行伤损探测，而在实际操作期间，也可以优先采用纵向扫查的方法，沿着钢轨的纵向位置进行全面扫查，应用轨道底部斜面进行直接反射，应用此类扫查方法能够帮助检测人员和操作人员更好的确认超声波的反馈情况，如果超声波不与裂纹平面处于垂直状态，就可以直接通过裂纹的粗糙表面对超声波进行散射，或应用裂纹与轨底斜面进行直角反射。

在应用直角扫射方法时需要保障两个垂直平面对应交叉线，对其周边产生反射效应，当超声波沿着某一角度直接射入该平面时，会以相同的角度反射到另一个平面上，而在另一个平面上所形成的入射角，则可以用直角的计算方法来表示，也正因如此，该直角平面中所形成的反射波往往会与入射波保持平行的状态，可以及时保证超声波返回到探测面，并被超声波探头进行接受。大多数情况下地铁钢轨焊接伤损的横向裂纹，都可以应用该方法进行有效的探测。除此之外，在操作过程中探测人员需要特别注意入射角度超声波束要与直角面保持垂直的控制状态，如果无法实现垂直则会导致反射波偏离原有的平行方向，影响超声波探伤的整体效果和精准度。

总结：总而言之，随着我国城市化建设进程的加快，越来越多的城市开展了地铁轨道工程建设，为了着力保障地铁的安全有效运营，地铁相关建设单位和施工人员需要全面提升对地铁轨道工程焊点伤损的探伤重视。本文深入探索了超声波探伤技术的概述及应用特点，并着重分析了在地铁钢轨焊点伤损中勘查中应用超声波探伤方法的必要性，并着重围绕地铁钢轨焊点伤损问题及应用超声波探伤方法的对策进行分析与研讨，希望能够进一步推动我国地铁事业的全面发展。

参考文献：

[1]王迪.研究城市地铁钢轨焊点伤损超声波探伤方法[J].区域治理,2020,1(44):211,240.