城市轨道交通钢轨伤损检测技术

1．钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生的折断、裂纹及其他影响和限制钢轨使用性能的各种状态。钢轨裂纹是指钢轨表面或内部的部分金属发生分离。

2．钢轨其他伤损是指除裂纹、折断以外．影响钢轨使用性能的磨耗、压溃、压陷(或凹陷)、波浪磨耗、弯曲变形、表面缺陷、外伤腐蚀等伤损。

3．钢轨伤损状态是指钢轨伤损的宏观形貌(或形状)特征．它直接记录和反映了伤损的发展过程和结果。

钢轨伤损大致可分为五大类：钢轨核伤，钢轨接头部位伤损，钢轨的水平、垂直、斜向裂纹，钢轨轨底裂纹，钢轨焊接接头伤损等。

1.钢轨核伤

钢轨核伤又称黑核或白核，大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之一。

核伤形成原因：由于钢轨本身存在白点、气泡和非金属夹杂物或严重偏析等，在列车动荷载的重复作用下，这些微细疲劳源逐步扩展，使这些疲劳断面具有平坦光亮的表面、通常称作白核。当白核发展至轨面时，疲劳斑痕受氧化逐渐发展成了黑核。

除材质因素外还有其他因素产生的核伤：接触疲劳形成的核伤、轨面剥离形成的核伤、擦伤(焊补)形成的核伤、鱼鳞伤损形成的核伤、焊接不良形成核伤。

2.钢轨接头伤损

钢轨接头是线路上最薄弱的环节，车轮作用在钢轨接头上的最大惯性冲击力比其他部位大60%左右，钢轨接头的主要伤损是螺孔裂纹，其次是下颚裂纹、接头掉块、马鞍形磨耗等。

(1)螺孔裂纹产生的主要原因有：轨道结构不合理，接头冲击过大，养护状态不良等。

(2)下颚裂纹形成主要原因是：轨头长期受到过大的偏载，水平推力以及轨头挠曲应力的复合作用等。

(3)接头掉块、马鞍形磨耗形成主要原因是：钢轨淬火层与钢轨母材间硬度相差很大，而且没有均匀过渡，大轨缝部位轨端承受车轮冲击力大、线路暗坑吊板等，促使钢轨掉块、压陷和不均匀磨耗。

3.钢轨的水平、垂直、斜向裂纹

(1)钢轨在制造过程中工艺不良，没有切除铸锭中带有的严重偏析、缩孔、夹杂物等，使之在轨头或轨腰中形成水平、垂直(纵向)或鼓包等裂纹。

(2)在无缝长轨地段，长期受到大的偏心负载、水平推力及轨头挠曲应力的复合作用，在焊接接头下颚会产生水平裂纹。

(3)高硬度、耐磨的合金钢轨、含碳量较高的淬火钢轨因车轮的辗压，在轨头表面形成鱼鳞斜向裂纹。

4．钢轨轨底裂纹

轨底裂纹的表现形式大体有三种：轨底坑洼(或划痕)发展形成的轨底横向裂纹，轨腰纵向裂向下发展形成的轨底裂纹，焊接工艺不良造成的轨底横向裂纹。在轨底热影响区极容易产生轨底横向裂纹。

5．钢轨焊接接头伤损

国内长轨焊接方式有接触焊、铝热焊、气压焊三种。焊接设备、材料、气温和操作工艺等诸多因素都会影响焊接质量。

(1)铝热焊焊缝缺陷有夹渣、气孔、夹砂、缩孔、疏松、未焊透和裂纹等，其中夹渣、气孔可产生在焊缝中的任何部位，夹砂等多存在于轨底两侧，疏松多存在于轨底三角区，裂纹多产生在焊缝与母材之间。

(2)接触焊焊缝缺陷有灰班、裂纹、烧伤，其中灰班可存在于钢轨中的任何部位，特别是轨底边居多，裂纹存在于轨腰和热影响区，烧伤存在于离焊缝130～133 mm的区域。

(3)气压焊常见缺陷有光班、过烧、未焊透，其中光班存在于轨头或轨底部位，过烧存在于轨底两侧和轨头与轨腰结合处的凸出部位，未焊透存在于焊缝的任何部位。