地铁线路钢轨探伤周期技术分折报告

《地铁线路钢轨探伤周期技术分折报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地铁线路钢轨探伤周期技术分折报告（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、地铁线路钢轨探伤周期探讨技术分折报告作者：检修实验分部 钟海波10月18日地铁线路钢轨探伤周期探讨技术分折报告作者：检修实验分部 钟海波钢轨周期性探伤是线路检修的重要内容，是发现钢轨伤损，保障地铁安全运营的一种重要手段。目前地铁钢轨重要的无损检测手段是超声波探伤，辅之平常手工巡检（重要检查表面伤损，如磨耗、鱼鳞伤、掉块、擦伤和疲劳纹等）。本文重要探讨，在目前有限的人力和设备条件下，结合国内城轨的探伤模式以及广州地铁钢轨和钢轨焊接接头的不同特性，合理安排探伤周期，加强钢轨焊缝接头的探伤作业，达到更快更准地发现钢轨内部伤损的实际需求。一、探伤工作现状目前广州地铁采用的探伤模式是正线钢轨推车月检、钢

2、轨焊接接头年检，按照现行的制度，探伤月检耗费了大部分的工时：广州地铁既有7条线，共236Km，按照既有探伤区划，每月合计92次正线探伤月检筹划（其中一号线6次、二号线12次、三号线24次、四号线20次、五号线16次、八号线6次、广佛线8次。）；此外，八个车辆段试车线，每月月检需8次作业筹划；车辆段线季检，平均到每月8-10次作业筹划；这样钢轨母材的探伤平均每月需110次作业，全年合计约1320次作业。按照老式模式，探伤年检一般在保证月检完毕后来安排；在既有线路状况下，按照既有的钢轨焊接接头探伤工艺，每个接头正常状况下估计需要12分钟（涉及除锈、涂油、探测和擦油等）；根据规定，新线开通五年内焊接

3、接头无需探伤，这样既有线网合计约87.5Km需探测，合计约14000个接头，需要2800小时，按照每次作业3小时计（其中四、五号线作业时间为2小时），需要934次作业筹划（不计作业人员行走时间）。由此，完毕全年所有探伤检测筹划需要2254次作业；既有探伤人员24人，提成6组，按照每月21.5个工作日，全年能完毕约1548次作业；缺口706次作业。第一季度探伤作业状况：1月份全线网钢轨探伤合计120次作业，其中年检15次；1月原则工时168h，三个探伤工班合计超时136h；2月份全线网钢轨探伤合计100次作业，其中年检2次；2月原则工时128h，三个探伤工班合计超时132h；3月份全线网钢轨探伤

4、合计147次作业，其中年检39次；3月原则工时184h，三个探伤工班合计超时28h。（该工时记录不涉及2位入司大学生的工时，一季度共约960h。）二、钢轨材料特性及重要病害钢轨机械性能重要取决于钢轨的金相组织及热解决工艺、化学成分、物理力学性能。广州地铁线路钢轨重要采用60kg/m型钢轨，材料为攀钢生产的U75V（PD3），重要化学成分：C（0.400.78）,Si（0.150.35）,Mn（0.701.00）,Cu（0.040.08）,P0.04，S0.04。抗拉强度：980MPa, 伸长率：10%。出厂钢轨的金相为粒状珠光体组织（FeC3+铁素体），组织均匀，表面经淬火解决后，具有较高的强

5、度、硬度和耐磨性。钢轨重要伤损类型有如下几种：1、核伤：分为黑核和白核，国际上称轨头横断面裂纹。多数发生在钢轨轨头内，它是各类伤损中危害最大的钢轨伤损。该类伤损在地铁线路上比较少见，且重要是钢轨轧制或焊接时的缺陷，在地铁车辆运营条件下发展较为缓慢。2、鱼鳞伤：是钢轨表面伤损的一种，重要产生在小半径曲线上，由线路的条件、钢轨的疲劳发展等因素导致；鱼鳞伤会给探伤检查带来困难，易导致漏检。该类伤损在地铁线路钢轨上最为常用，特别以原二号线最明显，鱼鳞伤的发现与跟踪以手工检查为重要手段。3、螺孔裂纹：螺孔裂纹是伤损中的第一位，因车轮作用在钢轨接头上的最大惯性力要比其他部位大60，致使螺孔周边局部应力过高

6、而产生裂纹，特别是列车常常制动地段、绝缘接头及隧道地段，都易产生裂纹。由于地铁线路绝大部分为无缝线路，该类伤损仅有也许发生在车重和车速较小的车辆段线，因此比较少见。4、水平裂纹：由于钢轨制造工艺不良，留下疲劳源，在轨头中就会形成水平裂纹。无缝线路区段，因长期受到过大的偏心负载，水平推力及轨头挠曲应力的复合伙用，产生焊接接头下鄂水平裂纹。水平裂纹发展到某一长度时，会忽然引起钢轨折断。该类伤损在地铁线路中作为原始伤损浮现很少，重要是疲劳纹发展而成的钢轨表面浅层水平裂纹。5、纵向裂纹：由于钢轨制造工艺不良，留下疲劳源，在轨头、轨腰中就会形成垂直裂纹。垂直裂纹宽度达到一定值后会导致钢轨鼓包或劈裂，该类

7、伤损在地铁线路中作为原始伤损浮现很少，重要是疲劳纹发展而成的钢轨表面浅层纵向裂纹。钢轨在轮轨作用下产生的轨头磨耗、钢轨波磨、轨头表面擦伤和剥离（掉块）、轨头肥边、接头不平顺等表面伤损，通过巡道外观检查。钢轨内部的核伤和裂纹等伤损通过外观检查无法发现，这些伤损正是超声波探伤检查的重点工作。三、钢轨接头与母材的金属学分析钢轨焊接化学冶金过程与炼钢过程相比，无论在原材料还是在冶炼条件方面均有很大不同，焊接冶金是复杂的高温多相反映系统，在焊接过程中，由于焊接区的高温、变化急剧、过程短暂、参与反映的物质复杂。与炼钢过程相比，焊接冶金具有：1、熔池结晶的特殊性：熔池体积小，冷却速度大；熔池液态金属处在过热

8、状态；熔池是在运动下结晶，易形成柱状晶粒，结晶线速度快；2、焊缝金属的化学成分不均匀性，在熔池进行结晶的过程中，由于冷却速度快，已凝固的焊缝金属中，化学成分来不及扩散，合金元素分布是不均匀的，浮现偏析现象，与此同步，焊缝的边界热影响区还会浮现更为明显的成分不均匀，常成为焊接接头的单薄地带；3、产气愤孔和夹杂等焊接缺陷。焊接接头的热影响区的组织和性能与母材不同，焊接接头的金相组织具有不均匀性。母材（钢轨U75V）在生产过程中由钢坯热轧而成，经淬火加高温回火后，其金相组织为粒状珠光体，组织分布均匀，性能稳定。焊接接头在焊接过程中，由于各部分冷却速度不同，在焊缝中间易析出铁素体形成铁素体组织（如下图

9、所示）（白色多的部分为铁素体密集区，黑色多的部分为珠光体密集区，铁素体组织抗拉强度小，珠光体组织的抗拉强度大），热影响区由于冷速大易形成硬脆的魏氏组织。这些状况都会引起焊缝区金属特性与钢轨母材不同，使焊接接头的强度、韧性减少。图1 闪光对焊接头的组织观测上图为轨底左端头接近断口处的光镜组织其特性是：边沿大部分为铁素体（a），越向里（纵向）铁素体越少为珠光体组织（b）。此外，焊接接头由于焊接过程控制不到位而产生多种焊接缺陷（如：夹渣、气孔、未熔合、未焊透、微裂纹等）。在采用铝热焊焊接时，由于焊剂保存不好使焊剂受潮形成气孔；由于排渣不畅易产生夹渣；预热温度不够高易产生未熔合、未焊透。采用接触焊焊接

10、时由于焊接参数控制不好，空气中的湿度过大等都会产产生上述焊接缺陷。有焊接缺陷的地方都容易产生应力集中，本地铁列车行使到这些焊接缺陷处时，在焊接缺陷处产生应力集中，当产生的应力不小于缺陷处金属的屈服强度时，就会产生裂纹。列车不断行驶对裂纹产生冲击力加上温度力影响，裂纹处产生的应力集中就象一把剪刀，把接头金属沿晶界剪开，使裂纹不断扩张，如果发现不及时，当钢轨接头部位的强度不不小于列车运营和温度产生应力的合力时，就会发生断轨事故。基于上述因素，应当对钢轨焊接接头制定比钢轨母材更加频密、严格的探伤周期，做更加具体的探伤检查，以避免因钢轨焊缝缺陷产生的断轨事件，保障地铁列车的安全运营。四、广州地铁钢轨伤

11、损状况分析从月06月检修实验分部成立至今，发现的记录在册的伤损一共156处，其中折断3处，重伤1处，轻伤11处，轻伤如下141处；伤损重要集中在钢轨表面，涉及表面掉块和鱼鳞伤，钢轨母材内部基本没有浮现伤损；折断和重伤重要发生在焊缝接头和道岔处，焊接缺陷和制造工艺是重要因素。表1 广州地铁伤损分类登记表线别项目合计核伤焊缝伤损道岔伤损横向裂纹纵向裂纹表面掉块鱼鳞伤损疲劳裂纹表面缺陷表面刮痕钢轨锈蚀螺孔裂纹一号线030001211000017二号线0000031000004三号线0015101416011038四号线010001100014017五号线01000900723022八号线061561

12、5181310157广佛线0000010000001合计01116566521810581156四、地铁行业现状与国铁的比较国内地铁钢轨探伤周期不一，使用的设备和采用的工艺也不尽相似；钢轨焊缝接头一般均采用年检为探伤周期，正线钢轨母材大多数为月检，例如广州地铁、北京地铁和上海地铁；也有采用双月检的，例如南京地铁；尚有采用季检和半年检的，例如天津地铁和天津城际轨道交通等。国有铁路采用的钢轨探伤周期和广州地铁现行基本一致（其中焊接接头探伤从新原则实行后，改为半年检。），广州地铁各线的年通过总重大体为3040Mt，按照国铁的“铁路线路维修规则”中有关规定（详见下表），广州地铁的探伤周期为一年检查7次

13、。“铁路线路维修规则” 表8.3.3 正线、到发线线路和道岔钢轨探伤周期年通总重（Mt）年探伤遍数75kg/m、60 kg/m50 kg/m43 kg/m及如下8010508081025507898256788567五、抓住重点作业环节，合理安排探伤周期综上所述，我们应当结合焊接接头的特点，把探伤的重点工作转移到接头探伤作业上来，把接头作为重点检核对象进行探伤，以此来制定合理的探伤周期。这里按照接头探伤作为重点来倒推出钢轨探伤的周期。根据运用既有设备进行实践，用最熟手的探伤工对焊接接头（表面打磨平滑，无毛边）进行全方位探伤，测得的最快平均检测速度为10分钟/头，我们仍按照年检进行探伤，这样40

14、000接头所用时间为400001060=6666小时，每天分12组（2人一组），探伤作业3小时，则185天可完毕年度探伤。工作日按每月21.5天计算，一年有258天可以进行作业，则剩余的作业时间尚有258-185（接头年检）-20（车厂线季检）-15（道岔检查）=38工作日。如果线路实行半年检，则探伤里程为25022=1000公里，每天探伤6公里，分8组探伤，则需21天完毕全线两次探伤。考虑到这是最抱负状态下的状况，得出的时间相对宽松，班组中的人员素质各不相似，加上班组尚有诸多临时作业，剩余的17个工作日可以作为其她临时工作使用。表3 按钢轨探伤月检和半年检所需时间对比探伤人员数量钢轨总长（公

15、里）钢轨焊接接头总数（个）钢轨月检所需时间（工作日）钢轨半年检所需时间（工作日）车厂线检查所需时间（工作日）道岔检查所需时间（工作日）钢轨接头检查所需时间（工作日）合计（工作日）钢轨月检24人1000400001252015160320钢轨半年检24人100040000212015185241基于上述分析和估算，提出如下建议：1、把线路探伤周期从月检改为半年检，从而延长钢轨接头年检的作业时间，保证接头的检查质量是可行和可靠的。2、由于手工数字超声波探伤仪对接头进行全面检查，对轨腰部位的规定比较高，为了保证探伤质量，建议对轨腰部分的焊筋先进行全面清理。3、在新线验收过程中也要对轨腰部分的焊筋打磨质量提出规定。4、为保证探伤质量，既有人员很难满足目前探伤作业的需要，应当合适增长探伤作业人员数量。5、为提高探伤人员的水平，需增长探伤人员在焊接接头探伤方面的培训。6、尽快购买大型探伤车，弥补钢轨母材探伤检测上的人力局限性，集中精力保证钢轨焊缝精确探测。