地铁钢轨焊缝全断面探伤方法探析

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1、地铁钢轨焊缝全断面探伤方法探析　　摘要:钢轨焊缝部位是整个钢轨中最为薄弱的部位，也是最需要加强关注的部位。钢轨焊缝探伤在设备使用上和方法上也有本质差别，需要探伤人员具备更加高超的技能。钢轨焊缝探伤的研究，需要分为对钢轨轨头、轨腰和轨底三个位置进行分别的研究。在钢轨焊缝的这三个位置分别使用单探头发、双探头法甚至多探头法对焊缝查伤，从而总结出一套操作流程能尽可能全面的发现或排除焊缝的伤损，并得出在现场对钢轨焊缝探伤所应采取的操作方法。关键词：探伤；超声波；焊缝中图分类号：U213.9+2文献标识码：A引言近年来，在铁路

2、上发生的断轨事故中大部分是发生在焊缝及热影响区部位，钢轨焊缝探伤应该引起探伤人员足够的重视。钢轨焊缝探伤远比普通钢轨探伤困难，一是所用设备和方法上有实质上的差别；二是焊缝的缺陷情况十分复杂，有光斑、灰斑、过烧、夹渣、气孔、缩孔、疏松、裂纹等，它们有的是体积状的、有的是面积状的、有些是在焊接过程中形成的、有些则是在使用中产生的，缺陷形状各异，极难分辨检测，现已成为维修养护单位的重要任务和研究课题。10利用超声波探伤仪分别对焊缝断面的轨头、轨腰、轨底进行探测，探究超声波的轨迹、波形，为实际的钢轨焊缝探伤方法提出讨论。一

3、、探伤的原理及探伤仪的选择探伤亦即无损探伤，它是对材料、工件或组件进行非破坏性检测和分析，以发现材料和构建中非连续性宏观缺陷（诸如轨道裂纹、夹渣、气孔等）为主要目的的检验。无损探伤的方法现在有很多，据美国国家宇航局调研分析，认为可分六大类约70余种，但在实际应用中较普遍的为超声探伤、射线探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤五种常规探伤方法。我们公司现在常用的探伤设备都是属于超声波探伤的范畴。人们把能引起听觉的机械振动称为声波，频率大致在20Hz-20KHz；频率低于20Hz的机械波称为次声波；频率高于20KHz的机械

4、波称为超声波。超声波探伤就是依据定向辐射超声波束在缺陷界面上产生反射或使透过声能下降等原理，通过测量回拨信息和透过声波强度变化指示伤损的一种探伤方法。超声波探伤仪是根据超声波的传播特性和电声转换原理，利用电子技术制造而成的。超声波探伤仪的种类很多，有模拟式和电子式，有通用式和专用式，有固定式和便携式，有单通道和多通道等。10目前地铁公司的探伤设备主要有两种，一种是GTC-8C钢轨探伤仪，如图2，它是手推车式数字钢轨超声波探伤仪，执行TB/T2340—2000《多通道A型显示钢轨超声波探伤仪技术条件》。适于探测国产和

5、进口的43kg/m～75kg/m钢轨母材中存在的各种缺陷，是新一代实用、可靠的钢轨探伤设备。而且它的探测的动态范围广、探伤灵敏度高，可实现整体探伤以及伤损的发现，以及实现钢轨的连续扫查并能及时发现钢轨中的伤损情况，对焊缝中明显伤损有及时发现能力。另外一种设备是CTS-2030型数字焊缝通用探伤仪，如图3。它是一种掌上型全数字化仪器，由于重量轻，显示屏大，功能全，它适用于工务系统的钢轨焊缝和轨道车车轴探伤。可实现对焊缝的伤损情况进行判断同时还能实现对已发现伤损的精细定位定量探伤。主要用这种仪器来做接头焊缝的年检及复伤

6、。通过对两种探伤设备比较以及考虑到钢轨焊缝对仪器精度的要求，决定使用CTS-2030型数字焊缝通用探伤仪来做钢轨焊缝的探伤。二、焊缝的全断面探伤方法（一）焊缝轨头探伤1.单探头法10为得到焊缝轨头全面扫查，一般采用K2.5探头在轨顶面进行纵向移动扫查，而由于轨头顶面作用面呈圆弧状，探头接触面过小，不利于轨头内外侧上角缺陷的检出，因此也采用偏角纵向移动扫查来实现对焊缝轨头全面扫查。探测焊缝轨头时，探头距焊缝中心80mm左右，在荧光屏水平刻度4.0左右显示焊筋轮廓波，当焊缝处有缺陷，缺陷直径小于超声束宽度且缺陷距轨鄂较

7、近时，超声束可同时在缺陷和焊筋上产生反射，荧光屏上会出现缺陷波和焊筋轮廓波同时显示的现象，小缺陷回波显示如图5：当缺陷直径大于声束宽度，完全阻挡超声波向前传播，使荧光屏上只显示缺陷波，不显示焊筋轮廓波。大缺陷回波显示如图6：如果将探头放在轨面中心与钢轨纵向偏斜7°角移动扫查，能发现轨头下颚与轨腰连接圆弧处存在的缺陷。由于焊缝中伤损取向不一，特别是铝热焊夹渣、夹杂、气孔等体积型伤损较多，为了提高伤损检出率，还应从轨头侧面和颚部进行校对。2.双探头法10由两个斜探头（常用K1探头）一发一收组成，探头分别置于钢轨轨头两个

8、测面上，适用于上下（或左右）表面平行、两个表面都可作为探测面的弓箭，且缺陷反射面与探测面垂直的片状缺陷检测，如图7所示。探伤时两个探头同时同速纵向移动，可实现对钢轨轨头某一区域的探伤。而一对探头相对位置不变时，智能探测某一区域，要完成整个横截面的探测，可采用两个探头按一定规律放置的方式进行扫查。探伤前根据焊缝宽度、扫查密度、探头折射角、探头声束宽度和扫查声束