张 华

中铁十二局集团第三工程有限公司，山西 太原 030000

在地铁线路中，轨道是直接承受机车重量与各类荷载的部分，线路上的钢轨在车辆行驶与气候条件等多种影响下，在应用中常常受到损伤，影响地铁的安全运行。对此，相关部门应加强探伤检查，将渗透探伤技术应用其中，采用渗透剂、显像剂等进行质量检测，并及时更换受损钢轨，使行车安全得到切实保障。

1 地铁轨道出现常见伤损的主要原因

当前地铁线路长度不断增加，运营时间也不断延长，人们对线路安全给予了高度重视，其中轨道结构安全对整体行车安全具有决定性作用。地铁位于地下，且行车密度较大、载客量众多、养护维修时间较短，这对轨道安全性提出了更高的要求。因为轨道结构中不同构件的寿命不尽相同，尤其在设备老化后导致安全性能急速降低，很容易发生脱轨等重大事故，所以对轨道安全性进行全面检测十分必要。但是，当前部分城市轨道安全检测主要在日常维护中开展，且凭借人力和小型设备完成，检测效率与可靠性较低。

地铁轨道出现常见伤损的主要原因如下：

（1）地铁运营时间间隔较短、行车密度较大，使轨道受到循环反复的摩擦，钢轨表面疲劳受损，出现表面掉块、鱼鳞纹等损伤。

（2）城市地铁快速扩张，线路工期紧张，加上个别地区地下水丰富，一些线路的防水工程质量不达标，导致隧道漏水严重，甚至局部直接滴水到轨道表面，造成严重的轨道锈蚀。

（3）地铁站之间的距离相对较近，车辆启动、制动较为频繁，车轮对轨道焊接接头处的冲击较大，导致接头高低超过限定值，出现螺孔裂纹、横纵裂纹等。

2 渗透探伤技术在地铁轨道检测中的应用

某地铁受损的轨道里程为DK41+458.5～DK41+742.5，共计280m，内含车站区域与地铁区间，且盾构和高架结构都有，地铁轨道结构边缘与地铁结构间的距离最小为1.5m。该项目主要采用渗透探伤技术对地铁轨道质量进行检测。

2.1 技术基础

在地铁轨道探伤中，较为常用的方式便是渗透检测，渗透检测技术可利用毛细管原理对轨道表面与近表面的质量缺陷进行检测。其技术原理为在事先处理好的检测面上喷洒适量的渗透剂，经过一定时间后，渗透剂进入开口缺陷中，在对检测面中间部位进行清洗后喷涂显像剂，使质量缺陷得以确定。此种方法使用效率由被检测材料、试剂性质、清洗水平、缺陷类型等多因素决定。

2.2 操作流程

（1）表面处理。该环节可使渗透剂进入开口缺陷中，使检测面的油脂、锈、附着物等得以去除。预清洗分为化学和机械两个方面，油脂、污垢、残渣等均利用化学试剂进行清洗。在轨道探伤中，渗透检测开展前要求被检测面光滑干净，特别是焊缝处要抹平，禁止存在明显痕迹。一些表面过于粗糙则为后续清洗增加了难度，在显像过程中可能模糊不清，影响最终效果。此外，二次打磨和渗透费时费力，还会使成本增加，降低检测效率。对此，技术人员在渗透前应确保表面处理与相关规定充分符合，以钢轨裂缝为例，要求操作前将清洗剂喷涂在干净的毛巾上，再用毛巾对待测焊缝表面进行擦拭。

（2）涂刷渗透剂。根据实际情况，通过喷洒、涂抹等方式将渗透剂施加到待检测轨道上，一般情况下，钢轨多采用喷洒或涂刷等方式。将待测轨道的表面温度调整至10～50℃，可利用轨道温度检测装置来实现，检测方式如图1所示，喷洒渗透物后等待5～60min即可，对于缺陷严重的情况可适当延长等待时间。在实际操作中，先将渗透液喷洒到容器中，再用刷子蘸取相应量涂刷在焊缝表面。

（3）应用显像剂。清洗是渗透检测的核心所在，清洗操作不当会影响后续显像清晰度；但若清洗过度，又会使部分细小缺陷中的渗透剂被全部清洗干净，进而难以显像。对于地铁轨道来说，一般先用干净的毛巾将过量的渗透剂清理干净，再将清洗剂喷洒在毛巾上进行清洗。同时，在实际操作中待检测焊缝的两端均要预留淡粉色底色。在显像剂应用中，可将湿式溶剂型显像剂喷射到地铁轨道中，在轨道表面产生一层薄膜。当干粉末与渗透剂接触后，便开始正式显像，时间在10～30min。

2.3 检测结果

根据《焊缝的无损检测验收标准》（ISO 23277—2009），将检测到的质量缺陷分为两种类型，即线性与非线性，前者为显示长宽比≥3，后者为长宽比＜3。通常情况下，线性缺陷以裂纹、未熔合、未焊透、链状气孔为主；非线性则以气孔、小型弧坑裂纹为主，如表1所示。

表1 质量缺陷类型

上述两种缺陷对轨道结构产生的危害不尽相同，在验收标准上也有所区别。对于地铁轨道来说，渗透检验标准明确指出，线性显示长度应不超过2mm，非线性主轴尺寸应不超过6mm。值得强调的是，上述尺寸代表的是显像尺寸，并非实际值，显示尺寸与时间具有正比关系。对此，在渗透检验中规定，显像时间为10～30min时，显像剂干燥后便应立即计时。根据该项目显像结果，经过渗透检验发现存在两处缺陷，一处为线性缺陷，长度为5mm，超过检验标准中规定的小于2mm，属于超标缺陷，应立即进行检修处理；另一处为非线性缺陷，左右两侧的主轴尺寸分别为10mm和5mm，根据检验规定，左侧为超标缺陷，应立即检修处理，右侧在超标界限之内，暂且无须采取修理措施。

2.4 应用要点

根据地铁轨道焊接生产经验，针对焊接缺陷进行修理时，渗透检测技术的应用要点如下。

（1）在应用渗透剂和显像剂时，一般要求轨道温度达到10～50℃，可利用轨道温度检测装置来判断。同时，在常规渗透检测时均要注意温度，但对一些带有质量缺陷的焊缝进行检修时，渗透检测一般会忽视温度要求，很可能导致渗透检测效果被大打折扣。如若轨道温度过高，将导致渗透剂快速干化，流动性丧失，难以被显像剂吸出。

（2）在清理缺陷的过程中，还要对被测轨道焊缝类型与结构特点进行综合分析，待预清理后再实施渗透检测。补焊之前的清洗工作十分关键，一旦清洗不够达标，残留在中间部位的渗透剂会导致焊接时出现气孔，势必要重新返修，增加人力、物力的投入。在对垫板V形接头的处理中，需要先将焊缝中的有效熔深进行清理，利用氧乙炔火焰对缺陷处加热烘干，这对于促进试剂挥发、避免产生气孔作用显著。为了避免较薄工件发生变形，还应将加热温度保持在60℃以下，这样才可达到最佳检测效果。

（3）在检验结束后做好清洗工作，可利用干净的毛巾对轨道上的显像剂进行擦拭，通常显像剂为粉末状物质，大多可用干毛巾擦拭干净，然后用毛巾蘸取一定的清洗剂进行二次擦拭。不可直接将清洗剂喷洒在轨道上擦，否则会使显像剂变成膏体，增加清理难度，通常对轨道中间的清洗利用带有清洗剂的毛巾。

（4）引进更加先进的探伤设备。当前，地铁线路网络不断延伸，里程和范围逐渐扩大，单纯依靠人工完成渗透探伤工作效率较低，且不具备经济性，需要引入先进的探伤设备，如大型探伤车等，使探伤工作更加精准专业、自动高效，这也是轨道探伤后期发展的主要方向之一。

3 结束语

综上所述，在地铁长期运行中，轨道在多次磨损、天气因素等影响下出现老化损伤等情况不可避免，会对行车安全构成较大威胁。对此，线路维修管理人员应积极引入渗透探伤技术，通过表面处理、涂刷渗透剂与显像剂等方式，使轨道质量缺陷的位置与类型得以明确，并采取有效措施加以解决。在实际操作中，还应保障轨道温度要求，对被测轨道焊缝类型与结构特点进行综合分析，检验结束后要做好清洗工作，由此提高探伤检修效率，保障地铁正常运营。