hf钢轨焊缝探伤培训资料教学内容

1、此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除钢轨焊缝探伤培训资料武汉铁路局信阳工务段此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除目录一：概述二：焊缝探伤有关规定标准 三：焊缝探伤准备工作内容 四：焊接方式及焊缝缺陷 五：仪器探头的选用 六：焊缝探伤核心内容 七：焊缝探伤过程中的扫查实用技能 八：几种常用声程的校验使用 九：缺陷波高缺陷性质分析 十：缺陷的测定 十一：缺陷叛废标准 十二：焊缝探伤工作要求 十三：仪器探头技术性能测试此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除一：概述1：为什么要进行焊缝探伤？焊缝， 目前已成为钢轨接头连接的主要形式。 在我局铁路线路辖区

2、范围内， 主要存在接 触焊、气压焊、铝热焊三种焊接方式。由不同的焊接工艺原因和使用情况看，（ 1），实际存在着缺陷并造成断轨； （2）其相对机械性能、受拉、受压、疲劳载荷等皆低于母材；（ 3）铝热焊接头屈服强度只有钢轨母材的70%左右；（ 4）焊缝伤损数量增多，发展速度快，危害性大。2：焊缝探伤的根本任务： 发现焊缝伤损或确定不存在伤损。 （举例，医生体检，应慎之又慎） 应对焊缝缺陷进行三定， 定位、 定性、定量，具体提供缺陷在焊缝中的具体位置大小等 数据，以便于改进焊接工艺，分析缺陷存在的原因，提高焊接质量。提高对缺陷的检出能力，不断改进探伤工艺，丰富探伤方法。若要提高检出能力， 就应丰富探

3、伤方法， 单一的技术， 是不可能发现现场出现的各种复 杂或特殊缺陷的。同时，焊缝探伤的基本方法必须熟练掌握。放松一下：扁鹊答魏文侯问互动 各抒己见您认为（您是）怎样发现存在缺陷的：（主要观点记录于黑板 鼓励 人、机、料、法、环 观点归纳见下图）此文档仅供学习和交流头试块的选择使性能测距灵敏用、缺陷了解度等此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除人的因素、判伤标准的掌握责任心经验等二：焊缝探伤主要规定、标准人员资格：执仪人员应符合 2154、3 规定还需取得铁道部门无损检测考核委员会颁发的资 格证书。（钢轨焊缝探伤人员必须具有铁道部门无损检测考核委员会颁发的二级资格证书。 ）铁路局规定， 探伤人

4、员应具有铁道部门颁发的二级或以上探伤资格证书， 经铁道部、 铁 路局认可的钢轨焊缝探伤技术培训并取得合格证后，方能独立承担钢轨焊缝探伤工作。探伤人员应对探伤工艺、 焊缝常见伤损有所了解， 熟悉焊缝探伤方法。 各单位要成立焊 缝探伤专班，并保持焊缝探伤人员的稳定性。焊缝探伤范围：焊缝接头焊道及两侧各 200毫米内必须进行全断面探伤。轨头部分用2.5（ 2）探头探测， 轨头至轨底及轨腰等宽部位用单 1、双 1 探头前后串列式探测； 轨底部分用 2.5、 双 1探头型串列式探测。此文档仅供学习和交流方法因素探伤方 法探伤时间操作 程序材料因素仪器探环境因素焊缝探测面耦合剂温度等钢轨焊缝存在的缺陷发现

5、的主要原因仪器因素仪器此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除探伤周期： 无缝线路和道岔钢轨的焊缝除按规定周期探伤外，应用专用仪器对焊缝全断面进行探 伤，接触焊每年一遍，现场气压焊、铝热焊每半年一遍。焊缝探伤作业探伤时间： 铝热焊焊头，每处探伤时间不短于10 分钟。现场气压焊、接触焊每处探伤时间不短于 5 分钟。焊接接头伤损标准： 1：钢轨焊头不得有未焊透、过烧、裂纹、气孔、夹渣等有害缺陷。2：钢轨焊头的断口允许有少量灰斑。单个灰斑面积不得超过10m ；灰斑总面积不得超过 20m 。相邻两灰斑间距尺寸小于较小灰斑尺寸时，中间区域与两个灰斑合并计算面 积。若有灰斑露头出现是，应将灰斑面积加倍计算

6、。3：气压焊焊头断口除轨底角外允许有少量光斑。暂按单个光斑最大面积为8m ,光斑个数不限，但总面积不得超过 50m 。若有光斑露头出现时，应将光斑面积加倍计算。上述标准 2、3 条是在焊接试验中落锤、静弯或疲劳试件断口上允许存在的缺陷面积， 在超声波探伤中， 一般灵敏度条件下发现的缺陷多数大于允许存在的面积。 为此， 对焊缝的轨底部位探伤中，如发现缺陷均判重伤。轨头、轨腰可按上述标准酌情处理。外观伤损 （略）焊缝探伤的具体实施，以1632 91、钢轨探伤管理规则 、 2658、21 2007 标准为原则。三：焊缝探伤准备工作内容1：总的要求：四要目标要清楚安全第一，精检细探是方向，工作根本是不

7、误判不漏检。 仪器要熟悉性能操作 对象要了解焊接工艺缺陷种类缺陷与波形相互关系 程序要保证成败在细节各工序规范标准 （探测面打磨、 除锈涂油长度厚度、 探 测距离位置、作业时间等）标准要掌握才能发现判定伤损。此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除2：现场探伤前具体工作的准备：(1)仪器性能状态良好(2)带齐仪器设备包括扫查架、探头、连接线(含备用) 、回波探头；(3)防护信号设备，响墩、信号旗、喇叭、对讲机；(4)用于打磨除锈涂油的钢刷、扁铲、毛刷、毛笔、耦合剂；(5)用于判伤测量的卷尺、钢尺、小镜子、油漆；(6)棉纱、手电筒(夜间，隧道用)照明设备、手套、眼镜等；(7)

8、记录本、安全教育本、伤损钢轨通知单等。 注意：探伤周期，任务安排合理。探伤处所线路、伤损轨情况或重点。 探伤环境温度的影响。3：现场焊缝探伤一般作业步骤： 上道前，安全教育、提出要求，明确作业任务地点分工，设置防护。 上道后，打磨除锈涂油，按作业标准、工艺实施；( 1 探测轨头轨腰轨底，单双方式分别使用即： 踏面单探头法、 双前后串列、 和轨底型式； 0踏面扫查； 2.5 探测轨头轨底， 探测长度每侧 200 毫米；记录，校对) 。作业完毕，撤除防护，班后小结。4：关于探伤应用的准备和一般程序1：探测面(钢轨表面的要求) 钢轨表面与探头接触位置，不允许有锈蚀、斑点、氧化层、油污油漆和焊接溅射物

9、等 存在。探测面制备，表面光滑，探伤准确，波形再现性好；表面粗糙，磨损探头，探伤不稳 定、杂乱波多2：藕合剂 应保证探头与工件耦合良好。透声性好。 3：确定探伤方法。探伤方法是保证缺陷检出、结果准确与否的前提条件，因此探伤前 应根据探伤仪器的特性和钢轨的形状、缺陷特点、性质及探伤要求拟定探伤方案。4：选择工作频率。 1.25mhz 探铸件如铝热焊、不大于 2.5mhz。接触焊 2.5mhz 以上或 5mhz。工作频率高，则灵敏度高，方向性好，分辨力强，始波宽度小，有利于发现和评定 缺陷， 但不易穿透晶粒较粗的工件； 工作频率低， 分辨力低， 但穿透力强， 有利于克服衰减。5：正确选用探头。即结

10、构形式、晶片尺寸、标称频率 6：确定探测范围(标定) 。此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除7：探伤灵敏度校准。8：现场实施探伤作业。四：焊接方式及焊缝缺陷内容：焊缝缺陷产生原因 缺陷种类、危害 缺陷与反射波的关系目的：了解焊接方式和基本过程，为准确地发现缺陷、进行定性、定位、定量打下基础，提 高识别和判定伤损的能力。要求：了解有关标准，对各种焊接工艺形成初步认识。加深对焊接过程和产生缺陷的了解， 理论与实践相结合，逐步形成自己的判伤经验。重点和难点：找出波形规律，区别伤损性质焊接接头缺陷与加工焊接工艺存在密切关系， 不同的加工方法产生不同类型的缺陷； 各 种缺陷与超声

11、波相互作用，反射规律和特点就不相同。 总的来说，焊缝伤损主要有以下几种来源： 1：在焊接的过程中，由于工艺参数的调试变化；2：由于焊机性能的稳定性； 3：气压焊、铝热焊各道工序规范性和操作的熟练程度； 4：钢轨本身化学成分的偏析和焊料等的变化； 5：由于车辆的荷载冲击、钢轨应力、线路平纵断面条件等。（一）接触焊的焊接方式与缺陷分析： 1：接触焊（通常被称作厂焊、电阻焊、闪光接触焊，在现场为移动式接触焊）。轨端规定在焊机夹具上， 利用电流产生电阻热， 将轨端加热至表面融化状态， 然后断电加压， 在压力下相互结晶。2：过程。焊接前，一批钢轨来，先试焊，调节参数（q=0.24 rt q：热量：电流

12、r：电阻 t ：时间）。通电焊接时的运动一定速度一定幅度一定频率的移动，碰上拉开， 闪光加热放花断电挤压顶锻闪去氧化膜够温时自动顶焊上另一侧有刀， 趁 此文档仅供学习和交流 此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除热切去焊带。焊一个头约 5 分钟。 3：缺陷与探伤分析；根据工艺，伤损多为片状，与焊缝多一致。（1）灰斑：焊缝内形成的一层暗灰色、平滑、面积型缺陷。形成的原因是焊接时间短， 次级电压高，连续闪光发生中断，顶压力小。灰斑即氧化硅的聚积物，因焊接工艺 特点，伤损被挤的很薄；硅，颜色较深，性脆，氧化后更脆无韧性，影响强度，目 前不好探。 2.5探头反射吸收；有观点认为选56使反射吸收（2）

13、冷焊缺陷与探伤分析：温度不够与焊接参数有关，易产生在轨底轨头。一般为大面 积伤损，也可存在其它部位，因焊接时变化不大。总的比较，接触焊热影响区裂纹 比气压焊多。反射波强。（3）过烧缺陷与探伤分析： 焊接过程中， 加热温度偏高， 引起 ns在奥氏体晶界间沉淀， 冷却后便形成 s与 fe 的共晶夹杂物。多出现在两轨角和轨头、焊墙结合处的凸出量 部位。分氧化与不氧化过烧，呈多孔蜂窝状，反射波较强，根部粗且多峰；动态波 形特点是波峰由高向低变化显著，波峰交替。在焊带两侧探时，波形有区别。 （铝热 焊的过烧易产生在轨头，因最后冷却） 。二：气压焊的焊接方式与缺陷分析1：气压焊有融化气压焊和塑性气压焊两种

14、， 也被称为小型气压焊。 两轨固定在焊机夹具上， 施予压力， 专用焊具产生气体火焰， 加热至塑性状态。压力作用下，原子之间进行扩散再结 晶，金属面形成新的结晶，使两轨焊接起来。2：过程。与接触焊相比，加热方式不同。是利用气体燃烧产生热量。工序分为钢轨固定、 加热、顶锻、凸出量铲除、 打磨等。 产生的伤损多与接触焊相似。 焊时也要正火： 细化晶粒、 增加韧力、消除内应力；晶粒在焊缝处可达8 级，向两边越远越粗至热影响区边上。3：气压焊缺陷与探伤分析（1） 光斑 :产生原因是焊接时温度偏低， 造成接触面的不连续性； 火焰不正常， 出现回火、 放炮等导致端面污染和氧化；焊合面未能焊成一体，属一种未焊

15、透：断口面呈银灰 色却平滑；根据其结晶状态又分为氧化光斑、光斑、及半结晶光斑三种。这种缺陷 厚度极小，有些属于似粘未粘状态；有的声波反射很弱，也是探伤难点。未焊透也 称未融合；缺陷两面已分开，因而声波反射强烈，只要探头位置合适，就能发现。 氧化光斑像黑核，与大气相通故反射波很强烈。光斑因物理过程：再结晶、化学反 应，两者不充分，频率低时不易探。半结晶光斑为局部结晶，未成整体，较难探。 频率大时可穿透，小时可绕射。从焊缝焊接面中心断裂的多为氧化光斑，由于钢轨 此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除接触的对接不适等。是面积型缺陷。（2） 过烧：多发生在轨底角轨头，呈体积状；外

16、表呈裂纹或蜂窝状，因冲击影响强度大。 （鸡公山指甲盖大导致断裂）（ 3） 断面氧化：实际为未焊透。焊接初钢轨断面被氧化，表面有蓝色氧化膜。没有任何 强度。三：铝热焊焊接方式与缺陷分析 1：铝热焊的焊接方式：局管内主要是德国施密特和法国拉伊泰克工艺。也被称为铸焊。焊 接材料为铝粉、氧化铁粉、铁钉屑、铁合金等金属按一定比例配成焊剂，高温火柴点火，发 生激烈的化学反应和冶金反应， 得到高温钢水和熔渣； 将高温钢水注入预热模具中， 使轨端 融化，冷却后焊在一起。2：过程。以法国工艺为例，从焊前准备到结束工作分13 个步骤，焊一个头 50 分钟左右。（具体程序是： 焊接现场前的准备； 焊接现场准备； 轨

17、道的准备； 钢轨端头准备； 端头对正； 砂模的准备检查；焊接的灵魂预热 ；焊药的准备；浇注；拆模及推瘤；热打磨；冷打 磨；收尾工作。 ）3：常见缺陷及伤损 其常见缺陷为：缩孔和疏松、气孔、夹渣、夹砂、热裂、未焊合、螺孔裂纹等。现将主 要缺陷的定义及原因进行介绍。（一）缩孔和疏松1.缩孔（1） 缺陷定义及形成： 浇铸过程中，在温度最高、最后凝固的部位，由于体积收缩后得不到外来钢水的补缩， 而形成集中孔穴称为缩孔。高温钢水在冷却及凝固过程中，有体积收缩（液态收缩）是形成缩孔的主要原因。2.疏松细小而不连贯的缩孔， 比较均匀地分布在焊缝的局部范围内称为疏松。 疏松其内表面是 不光滑的。疏松导致焊缝组

18、织不致密现象。 （ 下图为轨头疏松 ）此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除图缩孔一般易发生在焊缝中心处的轨腰（预热温度最高）及轨底中央三角区（最后凝固， 易形成集中疏松）等部位。3.原因分折：预热时间过长；局部高温，有过热现象。特别是轨腰及轨脚部分有局部过热现象。预热枪或砂模装偏，位置不居中，形成一侧过热现象。焊头有缩孔及疏松缺陷时，会起到疲劳核心的作用，在列车交变负荷作用下，从疲劳 核心处开始逐步扩展，形成较大的疲劳断裂。（二）、气孔气孔是铝热焊铸造组织的中最常见的缺陷之一。 气孔是焊缝在凝固过程中产生和放出气体所形成。 气孔表面是光滑的， 一般呈圆形。 （ 下 图为

19、 X 射线底片钢轨底部气孔图 ）图此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除气孔按其部位，分为内部的气孔在焊缝整个断面内均可出现，气孔尺寸有时可以很大。 皮下气孔紧靠表皮下产生，一般在轨底及轨底两侧斜面上容易产生。（ 下图为轨底经打磨外露的气孔 ）图原因分析：焊剂受潮。焊剂中带有水分，在铝热反应时，高温下水分分解在焊缝中产生气体；封箱泥过多、过湿或砂模潮湿。砂型或封箱泥中的气体不能及时的排出，容易在轨 底两角产生气孔。预热温度过低，钢水容易凝固使气体不易排出，容易在轨底两角产生气孔； 预热到浇注前时间超过 30 秒，使预热后温度降低，也容易在轨底两角产生气孔； 镇静时间不够，

20、或铝热反应不充分，浇入砂型后继续作用形成气孔。（三）、夹渣夹渣是铝热焊铸造组织中常见的缺陷之一。夹渣的形成是由于熔渣进入焊缝而造成。如未能全部熔化的金属块或混入钢中的其他金属： 在进行铝热反应中，熔渣未及时上浮冲走而进入型腔， 粘附在钢轨表面被凝固， 形成夹渣。原因分析：焊缝断面不清洁，有金属渣屑等：上砂模后未覆盖型腔口，使杂质进入砂模：轨缝过大、砂箱不密贴或产生“跑铁”现象，钢水量不够，使熔渣不能完全排出， 进入型腔，最容易在轨顶部位产生夹渣；镇静时间不够，反应未完成就浇注，在型腔内继续反应生成熔渣，由于凝固快，熔 此文档仅供学习和交流 此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除渣来不及浮出就

21、形成夹渣。（四）、夹砂 夹砂的形成是由于型砂进入焊缝而造成。如：砂型及其耐火材料的碎屑：一次性坩埚 的夹砂物主要是氧化铝与硫化锰的混合物等进入钢水。原因分析砂型不清洁不好，在磨合后未用毛刷清除掉浮砂有碎屑进入型腔中。砂箱一次没有扣准，在移动中砂型挤坏掉入型腔内： 由于过热，使砂型中的砂子变成玻璃状，挤入熔合区。（五）、热裂在焊缝及热影响区均可产生。 在焊头凝固过程中， 稍低于其凝固点的一定温度范围内， 强度较低， 由于产生了收缩应力或受到外力超过了该温度范围内钢的强度极限时， 就会产生 裂纹或断裂。这种在高温区形成的断裂称为热裂。其表面常带有氧化兰色。原因分析：热裂对焊头质量影响大，会造成断轨

22、。 焊接过程中焊缝（两端钢轨）有移动，受拉，存在较大的拉应力。过早拆箱，使焊头提前受力。特别在低温时，焊缝由于受到激冷，加快收缩，加大 了收缩应力，在高温区形成热裂。提前推瘤，使焊头提前受力，情况同上。同时还会在焊接表面出现热裂纹，进而发 展。焊头在冷却过程中、未完全凝固时受到外力的锤击。（六）、未焊合 ： 在焊接后，原来待焊的两个钢轨断面上仍没有溶化的区域，称为未焊合。 未焊合缺陷一般多发生在轨头部，也有在轨底的。原因分析：未焊合对焊头质量影响大，会造成断轨。预热温度过低，铝热钢所放出的热量不足以使轨端熔化； 预热时间不足或氧气、丙烷压力不足，情况同上；轨端处理不好，在轨端产生了一个脆弱的氧

23、化层，造成熔合不好。 此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除砂箱或预热枪装偏、不居中，造成一侧预热不足。 轨缝太小。焊缝内的热容量较小，在没有将钢轨端部完全 熔化就已冷却，造成未焊合。轨端用氧气切割过，未用锯轨机切割，端面不平整。焊接中砂箱“跑铁”（七）、螺孔裂纹： 在螺孔处形成的焊接裂纹，称为螺孔裂纹。螺孔裂纹对焊头质量影响大，会造成断轨。 铝热焊接在冷却过程中产生一定的焊接热应力，因此，一般要求在焊缝附近不要有螺 栓孔，避免在焊接热应力的作用下在螺孔处形成裂纹，在列车作用下，造成伤损。裂纹发 展扩大，最后导致断轨。法国要求螺孔距焊缝应大于100mm。原因分折：螺孔距焊

24、缝距离太近， 使螺孔处在焊接热应力的作用下形成裂纹。 在列车作用下， 裂 纹发展扩大，最后导致断轨。如带螺孔焊接时， 尽量应通过调整轨缝达到焊接轨缝要求。 万不得已非要锯轨时， 应 从钢轨两端各锯掉 10 13mm，切忌从钢轨一侧锯轨，使螺孔距轨缝太近，造成隐患。第一螺孔必须在侧砂模即砂箱的外侧，且应在第一螺孔处上封箱泥或钢塞。（八）、粗晶： 在焊头的金相组织的方面，部分或全部断面上的晶粒粗大或不均匀，称为粗晶。 要求焊缝的晶粒度比钢轨的晶粒度低一级。 如 PD3钢轨的晶粒度是 6 级，焊缝晶粒度应 不低于 5 级。1-3 级为粗晶粒。粗晶粒会影响焊头的疲劳强度及韧性，增加焊头的脆性。 原因分

25、析： 粗晶也会造成断轨，主要是脆断。冷却速度过快，是造成粗晶的主要原因：焊头提前受力，加速了粗晶焊头的脆断。4：缺陷与探伤分析：气孔： 焊缝中气孔是未溢出的气体， 表面较光滑， 对超声波反射强烈尖锐， 似点状缺陷， 一般各方面均可探测到。 （柳林例）夹杂、夹砂：对超声波能量有吸收作用，其表面不平整， （金属夹渣反射较强；周家湾 例）反射波峰粗杂； 因微小的声阻抗变化、界面反射，粗大晶粒反射和其它影响造成林状回 此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除波较多，故一般探头频率的选择不大于2.5。裂纹：包括热影响区裂纹、螺孔裂纹，相对于焊缝焊接良好来说，热影响区断裂常见。因裂纹位

26、置、走向、探头位置原因，不易发现， （明港例）必须采用多种探伤方法。对于晶 间裂纹也不易探测到， 只有当裂纹反射波大于晶粒散射波时才能发现； 所以要求探测频率一 般在 2.5 或小一些。未焊透：两轨未完全粘连在一起，反射波十分强烈，易于发现。 （柳林例）缺陷种类、特征、形成原因汇总见表表 1 1 铝热焊缺陷名称特征产生部位形成原因危害夹渣断口处存在不规则体积任何部位打塞钉过早使未上浮的熔渣、焊接质量良好，铝型夹杂一般呈暗灰色氧化皮及夹杂物进入焊缝焊接头的屈服强度气孔气孔不均匀有单个或蜂任何部位焊接工艺不当，渗水、漏油。为母材的 70% 左右窝状群体端面不洁或焊剂受潮如果存在缺陷强度夹砂焊缝中可

27、见细小的沙粒多数存在于砂模封口不准，使混入溶液中下降，尤其低温季轨脚两侧的砂粒无法溢出节接头受温度拉应缩孔断口处呈暗灰色的空穴浇注部位或预热不够或浇注口散热过快，力列车动弯应力的端面中心导致溶液的凝固收缩联合作用，最易引疏松多孔性和不致密性， 似海轨底三角区溶液凝固时，因体积收缩或气起折断。绵状，呈银白色体上浮造成晶间空隙未焊透断口呈未融合状态， 平整轨脚两侧居预热温度不够焊缝间隙不一多裂纹焊缝与母材焊接时冷热分布不均或加热时间金属体积改变，组织应力破坏表 12 接触焊、气压焊焊缝缺陷此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除方式名称特征产生部位形成原因危害接灰斑暗灰色平滑，

28、 有时有焊缝的任何部位，焊接时间短，次级电压大大降低焊缝的触放射性条纹的片状其中轨脚边居多高，连续闪光发生中断，疲劳强度和韧性，焊夹杂物预压力小等造成极易造成断轨裂纹开口性斜裂和焊缝多数发生在焊缝可焊性差和端面切割不垂直和斜向折断中暗裂腰部和热影响区良或存在重皮烧伤轨面和轨底的钳口离焊缝中心钳口部位不洁， 通电后电脆性折断或烧伤部位存在烧伤痕迹130330mm 区域阻加大或加热时间过长引起横向裂纹气光斑断口表面呈银灰色焊缝的轨头和轨温度低或顶断力不足， 造减少钢轨的有效压平滑，手感不涩手底部位成接触面的不连续性。 火截面积，在其缺陷焊焰不正常出现回火、 放炮边缘应力集中， 极等导致端面污染和氧

29、化易折断过烧断口呈暗色， 松散的轨脚和轨头与轨主要是加热温度过高， 在塑性减弱，脆性增微粒状组织腰结合处的凸出钢轨表面产生松散的微大，存在轨脚两部位粒组织端，很易折断未焊透断口呈暗灰色， 平整焊缝的任何部位端面不洁，间隙过大，顶有毛刺，在毛刺之间锻量过小， 或加热火焰不与光斑危害相似有平滑的微小白斑正，摆动量不均匀活跃气氛 13 张扑克五：仪器探头试块的选用焊缝探伤属于检验性的对钢轨特定部位（焊缝）进行的全断面探伤。质量要求高。 质量此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除 标准规定了不允许存在的缺陷类型或性质。比如裂纹；不允许存在的部位， （轨底）；缺陷的 尺寸界限（试块

30、的当量孔径） ；相邻两缺陷的间距数量界限（比如焊缝表面气孔的面积、长 度）；缺陷总数（比如灰斑） 。因固有的钢轨几何尺寸形状、 因不同的加工工艺形成的各种不同缺陷、 因易产生的部位 和危害、 以及一些缺陷与超声波相互作用后的复杂性， 焊缝探伤必须首先考虑最充分和尽可 能多的选择利用探测面和尽可能多的采取各种探伤方法， 从多种角度去发现伤损， 从而提高 探伤结果的可靠性。焊缝探伤选择的探测面有：轨头踏面、轨头侧面、轨底板斜面和轨底板侧面。 以保证要 求探伤的部位均能受到超声波的扫查，并且又可在此面上探测时发现要求检出的缺陷。1：仪器的选择因焊缝探伤以发现和定性为主， 因而原则上对灵敏度要求特别高

31、。 总体要求仪器性能稳 定，选择垂直线性、水平线性好、分辨力强、动态范围大、盲区小、衰减器精度高的仪器。 （比如动态范围 26db、阻塞范围 10 等均高于普轨探伤仪。 ）作为焊缝探伤的专用仪器 或通用仪器，应以看其主要技术性能指标作为比较的重要依据。2：探头的选择超声波的发射和接收实际是经过探头来实现的。 探头选择包括以下内容： 探头型式、 晶 片尺寸、频率、斜探头的值和前沿距离等。形式：常用探头形式有直探头、斜探头、表面波探头等，应根据钢轨工艺、受力状态、 产生缺陷的部位和方向、 几何形状、 探测面情况进行选择，但总的原则是， 尽可能使声束轴 线与缺陷反射面相垂直。并依据探测面选择出合适的

32、探头。尺寸： 主要考虑覆盖率、 探测部位的良好接触、 晶片尺寸增加或减少后的半扩散角和近 场长度等影响，注意各方面兼顾。频率：频率的选择在很大程度上决定了探测能力，一般习惯于选用高频。因为频率高， 波长短，声束窄，扩散角小， 指向性和分辨率好， 即能发现较小的缺陷， 又能准确定位定量。 但不足是， 穿透性能差， 粗筋材料的晶界反射会干扰对缺陷的检测。 遇有探测面粗糙不易透 入，遇有不与声束垂直的片状缺陷时， 反射回波难以接收。 因而频率的选择以两条标准为依 据：（ 1）能发现最大距离内的最小缺陷，且尚有一定的灵敏度余量。 （2）有足够的信噪比，不产生妨碍识别缺陷的杂波。前沿距离：要短，以使轨底

33、一次波探测到焊缝对面；双探头要一致含后沿。值：斜探头折射角的正切值；即： =tg .在横波探伤中，值对探伤灵敏度、声速此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除 轴线的方向、一次波声程有较大的影响，值大，大，一次波的声程大。值的选择按照尽可能使声束与缺陷垂直的原则， 除考虑上述因素外， 还应按探测对象的厚度选择探头。 下表可作参考： 斜探头与工件厚度对照表工件厚度入射角度折射角度K值825534972643 02.02546524568652 51.546120493763452 01.0根据折射定律和存在的三角关系，得出几种常用斜探头角度换算表常用斜探头角度关系换算表374

34、556.363.46568.27075.730.636.744.749.15051.752.655值0.81.01.52.02.12.52.73.9表中所列为钢中横波折射角，为有机玻璃纵波入射角。由于钢和有机玻璃材质不同，温度及探头制作工艺不同，使用中探头磨耗，实测值和标称值、理论计算值会有差异， 一般均已实测探头 k值为准计算出相应的入射角和折射角。数字仪器cts1002 可自动显示实测值。六：焊缝探伤核心内容1：探伤方法2：标定测距3：确定灵敏度核心内容的确立，表明了现场探伤的准备顺序，一整套探伤实用技术的运用，确保了 四个总的要求的具体化。此文档仅供学习和交流 此文档收集于网络，如有侵权

35、请联系网站删除不同的探伤方法，形式，其探测对象、重点、位置、和灵敏度也不同，测距也不完全 相同。为更多的检出钢轨中存在的各种不同缺陷，和因高铁的特殊性，要求现场采用不同的 探伤方法，来确保探伤质量。互动 具体有哪些方法？按探头分类 -组合方式分类 -波形分类 -穿透式反射法分类单探头法k 型式纵波法反射式V 型式前后串列式横波法穿透式双探头法现在以单、双探头法的使用，将探伤方式归总如下： 1：探伤方法（扫查方式）现场我们将要使用的单探头法：0 度直探头 - 钢轨踏面上，探测轨头至轨腰轨底，水平、纵向、斜裂等伤损，利用纵波穿透式和横波反射式进行探伤。探头移动距离是焊缝两侧共400mm（ 不少于

36、352mm）单 k1 探头 - 钢轨踏面上，探测轨头轨腰轨底，与探头声束垂直的缺陷，利用横波反射式探伤，在焊缝与探头的最大水平距离移动为176mm.（焊缝另一侧相同）单 k2.5 探头 1 ：从钢轨踏面、侧面探轨头，利用横波反射式探伤。探头移动距离，保证不小于一次波最大标定深度的探测。2：探头在轨底板斜面上，对焊缝两侧进行探伤，移动扫查距离应保证探测不小于二次波深度缺陷的检出。现场我们就要使用的双探头法：双 k1 探头 -1 ：在钢轨踏面上，距焊缝 176 毫米处两探头，双开移动 176 毫米共 352毫米进行扫查（另一侧重复扫查） ，成轨头前后串列式横波探伤。 2：两探头对穿，相距焊缝 中心

37、各 176 毫米，进行横波穿透式 v 型探伤，同步同向移动（轨底斜型穿透法类似）3：轨底侧面 12毫米探测面， 进行 k型扫查，探头移动距离不少于 152 毫米（轨头探伤类似轨底） 。 2：仪器探测范围的标定 思考 什么是探测范围的标定？此文档仅供学习和交流Sin = /sCos =h/sK=tg = /h第一步，先计算则 k1=45 200/cos45=283（ s）第二步，看仪器、探头、试块如图二283/10/格 =28.3 毫米此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除标定仪器的目的有两个： 1、使探测范围达到或超过工件本身的深度等的距离；使超声 波束能够射及到所应覆盖到的探测部位；2、确

38、定波形在仪器时间基线上的比例关系。便于确定缺陷在钢轨中的深度、位置、斜探头距离缺陷的水平距离等。标定探测范围的方法很多，下面仅介绍最基础和简单的利用一个试块，来标定我们现 场使用的探测范围。思考一下 -仪器基线显示的 8.8（单 k1）反射波和轨底对穿（双探头） 3.8 刻度是怎样来的？第一段 -要求 k1 探头按深度 200 毫米标定仪器Csk-1a 试块仪器基线显示刻度： 此文档仅供学习和交流三角函数关系）如图一第二段 轨底的标定情况（由于轨底依然按深度 200 标定，故前两步同第一段）第三步，现场探伤校准检验，显示在刻度几上？152 cos45 =215 215 2=107.5 107.

39、528.3=3.8 格声程的显示对穿基线刻度 0 3.810此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除50/28.3=1.76 100/28.3=3.53调整仪器，使 r50,r100 曲面回波显示在仪器相应刻度，即标定完成。 第三步，现场探伤检验，波形显示在刻度位置几上？轨高（深） 176 20/格=8.8 单k1 探头用声程检验 176 cos45 =248.9 24928.3=8.8双 k1 显示在刻度几上？如图三 8.8 格上（双探头对穿）此文档仅供学习和交流18.6 6=3.1 格此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除轨底双 k1 对穿 仪器显示刻度1522=76（探头一发一收） 7

40、620/格=3.8 格第三段 要求 k2.5 按水平距离满刻度代表 150 标定仪器探测范围互动 k2.5 探头 利用 csk-1a 试块 r50、r100 曲面标定，你记忆中的反射波刻度是多少？ 分别为刻度 3格、6 格显示为什么要出在刻度 3、 6，怎样来的？ 按声程、水平、深度三种标定介绍如下： 第一步，计算 根据三角关系 150 sin68 =162（）声程 16210=16 r 5016=3.1 r10016=6.2 格 祥见图五k2 5=68.2l/100=sin68.2 =92.8（l）l/50=sin68.2 =46.4（水平）由于水平距离按 150 标定 9315=6.246

41、 15=3.1 格按深度 60 标定也是一样：首先计算出 100 声程出的深度，则：深度 =10068.2cos=37.1450 68.2cos=18.6显示刻度为： 37.14 6=6.2此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除第二步 ， 标定如图六 csk-1a 试块仪器显示刻度 同上。（图略）调整仪器扫描微调、水平位移旋钮，使r50、r100 回波对正基线刻度 3、6 格上，标定完成。根据公式可知，每格代表探测深度为6 毫米K=tg =l/h 150 2.5=60 6010=6同时，也知道了斜边的声程距离 略拓展 作业 1：已知声程 =130 k 值 =2.5 怎样标

42、定？ R50、 r100 显示刻度位置（3 8 -7.6 格上）2，已知深度 =100 毫米 k=2.5 ，求水平、声程距离（例如 1c 仪器）3，双 k1k 型串列式，若声程 =130 毫米满刻度，探轨底，对穿波显示在刻度几上？（1522=76 76 cos45 =106 106 13/格=8.2 格）4，条件 1，仅有一个 csk-1a 试块；条件 2，仅 2.5 探头。要求标定满刻度代表深度50 毫米，如何标定，要求用两种方法。（1， 50 cos68.2=135 声程 50 13.5=3.7 10013.5=7.4 格（2， 一次波探试块 25 厚度，二次波反射探上棱角显示刻度分别为5

43、、10 格上。 图略）第四段 要求 0直探头按深度 200 标定探测范围最大探测深度轨高 176毫米，按 200 标定符合标定仪器要求。两个好处1 比 1 反到不好口算，每格代表 20计算方便。k1 和 0直探头转换，不必再调探测范围。下面仅介绍两个简单方法第一个方法：将直探头置于 csk-1a 试块上探测 100 毫米底面，调节扫描微调和水平 位移旋钮，使第一次底面反射回波显示于仪器基线刻度 5 上；第二次显示对正刻度 10 上。现场可校准17620/格 =8.8 格第二个方法：因回波探头代表纵波 50毫米，则使仪器显示 4 次回波，分别在刻度 2.5、 5、 7.5、 10 格上。对正刻度

44、，标定完毕。标准回波探头的应用及现场特殊情况处理办法 现场探伤不可能总是带着试块，不清楚探测范围，或校验探测范围的准确，常常使用 回波探头。此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除特点 回波探头的波形为纵波。 （50 毫米）通过纵波与横波在钢中的声速，可以求出存在的差值。纵波 l=5900m/s 横波 s=3200m/s 5900 3200=1.82例1 回波探头 5 次回波，显示于仪器刻度，表示纵波 550=250mm 声程 那么横波声程约为 2501.82=137mm （声程） 例 2 已知现场调定的探测范围 仪器水平 150、深度 60 在现场回波探头起到何作用？ 在

45、标定时，我们已做了比较，现场可以运用 取下标定时的探头，换上回波探头， ，仪器上出现 6 次回波 第一次回波在仪器时 间基线刻度 1.2处，第六次在 9.4 处 即代表 l=50 h=60 例3 现场意外，或标定后乱了， k1探头按深度 200毫米校准 ,同样可利用回波探 头调正。 第一次回波 0.6、第 10次回波在 9.4 对正即可。特殊情况 由于准备不足，丢失意外等，没有试块，仪器测距变乱，甚至回波探头不在手 边，又必须检查，怎样标定？例1， k1探头， 352毫米轨面对穿，最高波达 80%，提高 20db 检查，单、双 k1均在 仪器基线刻度 8.8 格处 标定完成。例2， 轨底 15

46、2 毫米对穿，最高波达 80%，增益 20db，对穿出波刻度调定在基线 3.8 出最高回波 - 标定完成。数字仪器现场检验标定测距办法，祥见技师交技术科资料（略） 3.探伤扫查灵敏度的确定仪器测距的标定，至少达到了两个目的，足够使超声波射及工件，和能够按比例显示 回波。但，并不能替代探伤时，用多少灵敏度进行扫查和判伤。灵敏度的确定，是发现伤损、判定伤损的基准和依据。 是在确定的探测范围内，最大声程处发现规定大小缺陷的能力。 在校准灵敏度时，要根据标准规定的探头、试块甚至包含耦合剂等，使缺陷当量再现 性或一致性好。要结合仪器面板，使有关的显示和回波、或非数字仪器有关旋钮在其相应位置。现场 实际探

47、伤中，注意适时校对。 （ k1 以免断线和未开机，单、双探伤方式选择错误等，有伤也 无回波显示）焊缝探伤、高铁探伤要求，每个探伤工作日前，都要对探伤灵敏度进行校验，填好记 此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除 录表，随同焊头探伤记录表一同上报。 （包含无伤损焊头） 要求仪器使用超过三个小时，必须更换所使用的电池。更换电池后，必须进行探伤灵 敏度的校验；已确保仪器的稳定性。本节要点： （扫查灵敏度在下表探伤灵敏度基础上增益6db）（1） ：仪器综合性能（探伤灵敏度）校验记录表项目试块孔号探头型号灵敏度（ db 值）1Whs-24# 横孔 h=40(略)单 k2.5 ()轨

48、头whs-12# 平孔 h=30双 k1 ()2whs-28# 横孔 h=160单 k1 ()轨腰whs-14# 平孔 h=140双 k1 （）33# 平孔 h=16单 k2.5 ()轨底whs-15# 平孔 h=14双 k1 ()4轨底角whs-16# 平孔 h=5单 k2.5 ()5轨腰水whs-215# 横孔 h=160单 0（）平扫查校验人员路局校验日期杠 1 是平杠 2 横 稍有差异求大同 最深常是灵敏度 最关键处不含糊Whs -1 whs-2 试块见下图此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除附图一whs 1 试块此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请

49、联系网站删除附图二 whs 2 试块（2）探伤灵敏度校准方法单探头校准：00探头将 WHS-2试块上 15#横孔波高调整到 80%,然后提高 26 dB,作为轨腰部位的探伤灵敏度。如图；此文档仅供学习和交流K1 横波探头将 WHS-2试块 8 横孔波高调高到80，然后提高 26 dB,作为轨头、 轨腰部此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除位的探伤灵敏度。如图；K2 或 K2.5 横波探头将 WHS-2试块 4横孔波高调高到 80，然后提高 26 dB,作为轨头 部位的探伤灵敏度。如图；此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除K2.5 横波探头将 WHS-1试块 3平底孔

50、波高调高到 80，然后提高 2 6 dB, 作为轨底 部位的探伤灵敏度。如图；双探头探伤校准：双 K1轨腰串列式将 WHS-1试块 4平底孔波高调高到 80，然后提高 26 dB,作为轨腰 部位的探伤灵敏度。如图；双 1轨底型反射式 将 whs1 试块 5#平底孔波高调高到 80%，然后提高 26db,作为轨此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除 轨头双 k1 将 whs 1试块 2#平底孔波高调到 80%其余同上。 2658.21 2007 关于探伤灵敏度的校准方法00探头 将 ght 5区试块上 7#横孔波高调整到 80%,然后提高 26 dB, 作为 0的探伤 灵敏

51、度。如图；K1 横波探头将 ght 1 试块区 8横孔波高调高到 80，然后提高 26 dB,作为轨 头、轨腰部位的探伤灵敏度。如图；K2.5 横波探头将 ght5试块 c 区 2号竖孔上棱角的二次反射波波高调高到80，然后提高 26 dB, 作为轨底部位的探伤灵敏度。如图：此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除 双探头校准：双 K1轨腰串列式将 ght 1a试块 4平底孔波高调高到 80，然后提高 26 dB, 作为轨 腰部位的探伤灵敏度。如图：双 k1 轨底 k 型扫查 将 ght 1a 试块上 5#平底孔反射波调整到满幅度的 80%，增益 2 6db，作为轨底部位的

52、探伤灵敏度。如图：七：焊缝探伤过程中的扫查盲人摸马的传说（一）如何进行扫查 通过灵敏度的标定，可直接体验到其中的规矩。在进行超声波探伤 时，探测面上的探头与被检工件的相对移动称为扫查。 扫查应考虑两个原则， 一是保证工件 的整个检查区域有足够的声束覆盖；二是扫查过程中声束入射方向始终符合所规定的要求。 为此，扫查中应注意：1: 扫查速度。 为了使缺陷回波能够充分地被探头接收。 扫查速度应适当。 可参照确定探 伤灵敏度时对试块的扫查。2：扫查幅度：为了保证整个被检部位有足够的声束覆盖，探头扫查线的相邻距离应小 此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除于探头的有效直径，一般为探

53、头有效直径的70%或应有探头宽度 10%的重叠。3：扫查力度：扫查过程中应给探头适当和一致的压力，否则会导致耦合不良，探伤灵 敏度不稳定。4：扫查方向、方式：根据应探测的范围进行扫查，单探头可进行前后、左右、锯齿形、 定点等扫查， k1、 0包括双探头必须置于探测面中心；双探头法扫查时，可分段扫查，每 段宽度不应大于 15 毫米；为使缺陷反射回波能被准确接收，探头超声波声轴、折射角、入 射点、频率、晶片尺寸应一致。（二）双 k1 探头扫查分别同步移动的原因内容：与探伤方式选择的关系与声程距离等关系优越性和局限性 目的：弄清楚为什么要同步移动，加深对探伤方式的了解。提高理论水平。1：为什么要同步

54、移动双 k1 探头为一发一收 （ 单晶片 ） ，仪器探头方式选择为双。如上所述，标定的探测范围按深度 200 毫米， 只是确保波形显示在基线刻度上； 灵敏度则是保证了一定距离发现规定的大小 缺陷的能力；扫查中探头的特定位置，是有效发现缺陷的重要组成部分。当发射探头在一定距离发射出超声波束后， 在遇有伤损或断面， 反射波被另一个特定距 离的超声波探头所接收，如下图为理想的焊缝双 k1 探头扫查图：此文档仅供学习和交流特点是一发一收两探头分别前面讲述过，声此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除此图解释了双探头移动的原因和声程距离探测部位等关系。反向同步移动时，两探头分别在特定角度，距离位置。虽然

55、一探头距焊筋很远，另一个却很 近，声程并没有随探测区域（位置） 的变化和探头位置的变化而发生变化或改变， 这样反射 回波也就没有发生位置的移动， 一旦特定仪器刻度出现波形显示， 即可进行缺陷判定。 并且 通过探头的移动， 完成从一侧经中间的轨底三家区到另一侧的焊接截面的扫查。 主要检测扫查区域内与声束垂直，面积型、片状伤损的存在，对于特定位置，特定缺陷也有一定效果。此为理想效果或方法的适用性如果移动不能同步就不能发现缺陷。对于接触焊、气压焊多为片状的特定，单探头法往往不能被有效接收，束不与缺陷垂直，难以接收到缺陷回波也就在荧光屏上无显示，如图：无显示 有显示这也是使用双探头的一个原因。由理想扫

56、查图可看出，深度、水平、 k 值声程关系密切。按 200 深度标定时， 此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除轨头声程为 176 cos45=249mm轨底声程为 152 cos45 =215 176接收情况2=107.5mm2：轨头踏面上前后串列式探头移动的原因和声程距离等关系现场我们按深度 200 标定，在标定一节已讲到， 200cos45 =283（s） 在轨头轨底的扫查声程仍然是249和 107，显示刻度分别是 24928.3=8.8 （格）；107 5 28.3=3.8 （格） 参考扫查图，体会水平距离变化探测位置的变化。双 K1 前后串列式的扫查方法。将两只探

57、头分别在钢轨焊缝的焊筋一则钢轨踏面上，若前探头靠近焊筋15 mm，后探头应是 337 mm（ 352mm 15mm），探伤时探头移动距离，一只探头以不大于15 毫米距离为一个点移动。另一只探头以不大于 20 毫米距离跟随前后移动，移动完后，两只探头再重复用同 样方法前后移动。参见前后串列式灵敏度校准过程中的扫查：用两只双 K1的探头，一只探头放在 WHS1 试块探测面上的 4#3平底孔试块校正灵敏度。此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除 孔距轨面 140 mm，前探头的入射点至 3 平底孔的水平距离 140 mm，后探头应是 212 mm， 加起来是轨高的 2 倍（即

58、352 mm）。如果两个探头的同步移动或距离不是保持一致， 在大于或小于探头声束范围的位置， 一个探 头发射的声波就不会被另一个探头接收，仪器也就不会有波形显示。3：轨底 k 型反射式探头同步移动的原因和声程等关系K 型串列式， 是两探头分别放置轨底左右两侧上， 左边一个探头发射的声波被缺陷反射后正 好进入另一个探头接收。一只探头放在焊筋 15 毫米的位置上，另一只探头应在 137 毫米处，两只 K1 的探头， 在轨底的两侧按 15 毫米比例前后移动，要以一个点为移动范围，一只探头移动，另一只探 头不动，两只探头做平行同步移动扫查。 两只 K1 探头在两侧的垂直距离， 始终加起来是 152 毫

59、米，（距焊筋距离）焊筋的两头要各探测一遍。不同于轨头前后串列的主要是，一发一收两探头仅占了声程的一半。 由式 152 2=7676 20（格） =3.8 （显示刻度）或扫查过程可以看出，如在探头水平距离152 或76 等处所时，探头位置变化了，探测位置（区域）变化了声程仍然未变。同时， 深度与水平距离的变化同探头在轨头探测面前后串列式的变化一样， 只是探测位置从一侧逐渐转移到了另一侧， 探头位置变了。即： 轨头探测区位变成了由底面向顶面， 或 由顶面向底面； 轨底是由一侧随着探头的逐渐移动， 转到了经三角区到另一侧至轨底角的变 化。可作实验： 如果一个探头不动， 另一探头不论怎样移动， 只能探

60、测到不动探头的相应位 置，（例探头距焊缝水平距离在 76 处），如果两个探头同时向前向后同步移动，探头固定在 两侧或中间时， 前后串列式只能探测到轨底三角区和轨头顶面附近； 轨底 k 型只能探测到轨 此文档仅供学习和交流如图此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除 底三角区和轨底角的相应位置。4：k 型和前后串列式的优越性及局限性串列式的特点优点：声程 的一致性（不变的声程） ； 两探头分别移动的同步性； 定位的简便性（水平 =深度） ； 出波位置的固定性。缺点和应注意的问题： 直达波易误判； 有一定盲区； 手工移动有误需扫查装置和熟练程度；无伤损无回波报警， 当仪器或探头线有故障时， 也无回