钢轨鱼鳞伤及探伤方法研究应用.doc

钢轨鱼鳞伤及探伤办法研究（来源 电气化铁道论坛）

摘要：对现场鱼鳞伤损发生发展趋势进行调查，分析鱼鳞伤损特性、分类，针对不同状况，通过解剖、疲劳实验等手段，提出鱼鳞伤判伤原则和办法。
近两年来，我局由于鱼鳞伤引起钢轨折断发生多起，重要干线上鱼鳞伤发生发展都很严重。通过对津浦、浙赣、鹰厦（原上海局管）等线进行调研，理解各单位对现场鱼鳞伤判伤状况及鱼鳞伤发展规律，重点在金华工务段对浙赣线鱼鳞伤进行现场探测，校对解剖，并和金华工务段探伤领工区一起对此进行技术攻关。
一、鱼鳞伤成因：
鱼鳞伤重要分布于曲线、坡道地段，直线也有，但很少。基本上是由于轮轨接触形成疲劳裂纹。轮轨接触面表层金属发生塑性变形，使钢轨几何形状发生变化。体现为轨头踏面压宽、碾边、垂直磨耗和侧面磨耗。钢轨塑性变形限度和磨耗速率，与轮轨接触应力和摩擦力成正比，与钢轨硬度成反比。钢轨表面塑性变形一方面使金属加工硬化，硬度提高，另一方面疲劳裂纹易在表面萌生和沿变形流线方向发展。当塑性变形达到一定深度时，在表面形成疲劳裂纹将在接触剪应力作用下沿变形流线方向倾斜向下发展，当疲劳裂纹扩展速率不不大于磨耗速率时，在钢轨作用边（特别是曲线上股）浮现限度不同鱼鳞状裂纹和剥离掉块。这种鱼鳞状剥离裂纹方向与行车方向一致。
在长大坡道、信号机先后线路上，列车爬坡、制动、启动，轮轨激烈摩擦，使钢轨表面产生淬火马氏体金相组织，硬度高、韧性低，在轮轨接触应力作用下易产生龟裂和剥离。
当前咱们统称为鱼鳞伤或因鱼鳞伤引起剥落掉块。
二、鱼鳞伤发展趋势
据咱们调研成果，在我局范畴内鱼鳞伤发展趋势有如下三种：
1、随着列车运营磨掉，鱼鳞伤不发展，如津浦、沪宁线。
2、随着塑性变形流线方向扩展，达到一定深度时，在水平方向对称脉环正交剪应力作用下形成水平帽，水平帽继续扩展，有形成轨面掉块，有遇到钢轨自身存在链 状夹杂物，向下形成纵横向型核伤。
3、鱼鳞裂纹直接向下倾斜形成核伤
三、当前我局钢轨鱼鳞伤形势
通过对津浦、沪宁、沪杭、浙赣、鹰厦等重要干线调研，状况如下：
1、津浦线在曲线地带大面积存在鱼鳞伤，，成密集状分布，属于典型鱼鳞伤，由于津浦线运量大、速度快使得磨耗速率近似或不不大于鱼鳞裂纹扩展速率，普遍深度不深，只有1~2MM。同步由于侧磨严重，更换侧磨轨较快，鱼鳞伤控制较好。JGT-6B型探伤仪鱼鳞伤出波较好辨认，普通呈跳跃状、波虚，基本无位移量。
2、沪宁线曲线少，鱼鳞伤较少，同步，列车运量大、速度快，发生了鱼鳞裂纹不久就磨掉了。基本不发展。
3、沪杭线在曲线地带也大面积存在鱼鳞伤，重要形成轨面水平掉块，或者是龟裂。
4、浙赣线比较复杂，大面积存在鱼鳞伤。既有鱼鳞伤引起水平掉块和剥离，也有鱼鳞伤引起纵横向型核伤和直接形成核伤。
5、鹰厦线属于单线地段，列车往复运营，两个趋向鱼鳞裂纹扩展相交，重要形成轨面剥离。由于鹰厦线半径小，曲线上股轮轨接触挤压力很大，因此往往很小轨面剥离就形成突发断轨，这和咱们使用弯轨器解剖核伤原理很相近。
四、鱼鳞伤带来问题：
1、干扰探伤。其一，鱼鳞伤有深度虽然不深（4-6MM），但由于伤损趋向良好，因此在仪器上显示波形也很强，与初期小核伤出波位置、位移量近似。同步由于鱼鳞伤持续分布，相似波形持续浮现，严重干扰了咱们判伤，导致初期小核伤漏检。其二，由于水平帽存在，阻挡了超声波，对于水平帽下核伤无法检测。我局近几年探伤漏检导致核伤断轨绝大某些是由于钢轨表存在鱼鳞伤。因此，区别鱼鳞伤和核伤仪器检查波形是一种核心。
2、鱼鳞伤进一步发展会形成核伤，直接导致钢轨折断。严重影响行车安全。因而，对于鱼鳞伤自身制定一定伤损原则也很核心。
综上所述，咱们对鱼鳞伤研究应当朝两个方向努力。
1、依照各条线路状况对鱼鳞伤自身制定伤损限度原则，量化到仪器出波上，当深度超过重伤原则时即判重伤，避免发展成核伤导致突发性断轨，影响运送生产。
2、去伪存真，制定出适当校对原则，既不能让初期小核伤漏掉，又尽量减少工作量。通过总结各单位管辖地段鱼鳞伤出波状况，找出一定规律，制定现场校对原则，对异常波形进行有效校对。为此，咱们进行了专门疲劳实验，试图通过疲劳实验找到鱼鳞伤轨扩展速率，与现场状况通过换算后，拟定在一种探伤周期内它扩展为横向裂纹时咱们能发现。现场鱼鳞伤再次调查。

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钢轨伤损图片

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      伤损部位都是在焊缝某些比较有特点

钢轨铝热焊缝轨头下鄂轨腰表面伤损超声波检测(来源
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钢轨铝热焊缝轨头下鄂轨腰表面伤损超声波检测
钢轨铝热焊缝轨头下颚轨腰表面伤损超声波检测
刘景利
钢轨铝热焊缝边沿在轨头下颚轨腰表面与溢流飞边交界根部浮现伤损，是一种十分危险缺陷。此类缺陷存在已导致多次发生断轨事故发生。为此进行了超声波检测方面初步研究。
一.  缺陷形态及特点

图（一）             1.此类缺陷疲劳裂纹源是位于轨头下颚轨腰表面与溢流飞边交界根部，裂纹由表面向内部发展。对以往个案在断口疲劳裂纹源处取金相样，以检查分析裂纹处金相组织及焊接质量并对母材化学成分及组织进行检查分析表白，溢流飞边存在是导致轨头下颚轨腰表面形成疲劳裂纹重要因素。此类缺陷 外貌形态如图（一）所示。
二.超声波检测
咱们运用济宁模具厂生产疑难轨YN-1试块上模仿1#此类缺陷，进行了超声波探伤方面研究。
1.试块上模仿1#缺陷在焊缝上位置如图（二）所示，模仿裂纹垂直于钢轨表面。宏观形貌如图（三）所示。

图（二）

              图（三）
2.在钢轨断面上模  拟缺陷（1#）  尺寸为12*6mm，如图（四）所示 。

                   图（四）
2.超声检测；使用数字式探伤仪CTS-型仪器探头规格为2.5Z8*12K2.5。在CSK-ⅢA试块上，用6mm长Φ1横通孔制作DAC曲线；依照TB/T2658.21-《工务作业钢轨焊缝超声拨探伤作业》原则，再在GHT-5试块上分别运用1#~5# 12鈭r'> 3横通孔，拟定判废线；运用YN-1试块上深度60MM 12鈭r'> 3横通孔标定探伤敏捷度。由于是在同一试块上标定探伤敏捷度和探测，因而未进行表面藕合补偿。如图（五）所示。

图（五）
将探头置于轨面中心，向裂纹方向偏转一定角度，模仿缺陷检测回波如图（六）所示。

       图（六）
依照DAC曲线对该模仿缺陷进行定量分析，其当量接近为Φ16mm当量横通孔。以上是裂纹垂直于钢轨表面状况。若裂纹方向与垂直方向产生偏角，缺陷回波则会急剧增长。
使用探头晶片尺寸加大，检测回波幅度会增长。图（七）是在同一探伤敏捷度状况下，使用2.5Z12*12K2.5探头检测模仿缺陷回波状况。其回波比与使用2.5Z8*12K2.5探头[图（六）]相比高出3dB。

                                     图（七）                                                                                                      图（八）
为提高检测此类缺陷可靠性，可恰当在DAC曲线“增益校正”中，提高增益。图（八）为比探伤敏捷度提高4dB缺陷检测回波。
为此建议：在使用通用探伤仪检测焊缝作业时，依照探头K值不同，当发现焊缝边界位置有缺陷回波，且鉴定缺陷位于轨头下颚与轨腰表面圆弧处时，虽然未达到 12鈮モ垍'> 3长横孔判废条件，但依照此类缺陷危害性质，建议判废。
    使用钢轨探伤仪探测时，当对回波定位在焊缝边界处时，可确以为存在上述缺陷并进行对的解决。
    数字化钢轨探伤仪先后直打70°探头可以发现上述缺陷，当此类裂纹与垂线形成一定角度时，前、后37°探头中一只，也能发现此类缺陷。
         铝热焊施工中由于砂箱不密封导致浇铸时钢水从不密封处溢流出来，使轨头下颚熔合线附近焊瘤形成气孔、疏松等锻造缺陷，同步也影响锻造结晶正常过程，是形成此类缺陷重要因素。因而应从提高焊接质量入手，防止此类钢轨折断事故发生。
钢轨伤损图片
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钢轨各部位尺寸
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