金属磁记忆技术在无缝钢轨应力测试中的应用(2)
无缝钢轨成为了现代高速铁路的首选。 铁路部门将不钻孔、不淬火的 10根或 20根标准钢
轨先在工厂焊接成125~250 米的钢轨，人们俗称其为“长钢轨”，再用特别编组的运轨车
运到铺设工地，焊接成1000~2000 米的长轨铺设在线路上，通常称之为“铁路无缝线路”
[2]
。无缝钢轨具有很少的“轨缝”，动车在无缝钢轨上运行时的噪音就很少，而且车轮与
轨缝之间碰撞就少了很多，使得车辆的运行更加平稳。在理论上，如果无缝线路在解决了
建造无缝钢轨方面的困难，可以一直延伸下去。
然而传统检测技术（超声波检测、涡流检测、X射线和磁粉探伤等）在处理无缝钢轨
这种大长度构件时存在着各种各样的局限性。因此，本文采用的金属磁记忆检测技术是一
种利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位的快速无损检测方法，它相对于传统无
损检测，能够检测到铁磁性金属构件内部的应力集中区，对于金属构件内部的细微的缺陷
都能检测出来。
1.1.1 无缝线路的简介
无缝线路就是把若干根无孔标准轨在焊轨厂焊接成 200~500m 的轨条，再运到现场就
地焊接后铺设而成的无缝线路。目前世界各国绝大多数均采用温度应力式无缝线路。
对于普通的线路上基本轨的长度无非是 12.5m 和 25m，也就是说每隔 12.5m 或 25m
就会有一个接缝，随着温度的升降钢轨能自由的伸缩，因而积存在钢轨内的温度力较小。
无缝线路可不同，由于钢轨的长度很长，仅能在常轨的两端有些伸缩，中间段不能热胀冷
缩，当温度升高，将会带来很高的温度力，人们在铁路线上采用强大的线路阻力来锁定轨
道，限制了钢轨的自由伸缩。由于无缝线路中钢轨所承受的温度力的大小和轨温的变化有
直接关系，所以我们锁定钢轨时必须正确、合理地选定锁定轨温，以保证无缝线路钢轨冬
天不被拉断，夏天不致胀轨跑道，危及行车安全[3]。
无缝线路和普通线路相比，无缝线路在其长钢轨段内消灭了轨缝，从而消除了车轮对
钢轨接头的冲击，使得列车运行平稳，旅客舒适，延长了线路设备和机车车辆的使用寿命，
减少了线路养护文修工作量，并能适应高速行车的要求，符合轨道现代化的发展方向[4]。
1.1.2 胀轨和跑道
当轨温高于锁定轨温时，无缝线路钢轨断面上要承受温度压力。温度压力和轨温的正
向变化度数成正比。 因为有接头阻力和道床纵向阻力的存在，温度压力绝大部分被限制在钢轨断面上，只有极小部分能够通过限制伸缩在伸缩区被释放掉。这上面的温度应力为了
达到平衡，想要在自然规律的引导下扩散出去。而当它增加到一定程度时，在轨道的纵向
方向上扩散不出去时，就会向轨道的横向方向上挤压，然而无缝线路肯定会有很多的曲线，
这些曲线位置提供向横向方向扩散的可能，就是说纵向温度压力的垂向分力 Pr 指向曲线
外侧，使曲线顺着这个力的方向鼓胀起来，造成直线轨道弯曲的方向变形。这样一来，只
要温度压力增加到一定程度，无缝线路就会出现严重的变形。 而这一变形过程可分为持稳
阶段、胀轨阶段和跑道三个阶段。 当无缝线路的温度应力达到一定程度从而进入胀轨阶段，
钢轨就开始失稳，温度应力在涨轨阶段时继续增加，就会达到跑道阶段，这时钢轨的稳定
性就会彻底丧失， 从而造成严重的事故。 因此我们通常检测钢轨的横向变形是否达到 2mm
来作为检测标准。
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