钢轨探伤作业-钢轨焊缝探伤

钢轨焊缝轨底探伤技术CONTENTS目录焊缝轨底单探头法焊缝轨底双探头法单探头轨底探伤灵敏度调节钢轨焊缝轨底式常规探伤无法检测的部位，通常使用通用探伤仪，配单个K值探头进行反射式探测；也可使用双探头或多探头进行K型探伤。（设计说明：增加这几种方法的形象表达，或者更换其他与钢轨探伤有关的配图）焊缝轨底探伤扫查（1）扫查部位划分为了明确焊缝轨底各部分的扫查，将轨底分成两大部分：一是轨底两侧（简称轨底角），另一部分是轨腰与轨底连接部分（简称轨底三角区）。焊缝轨底探伤扫查（1）扫查部位划分根据轨底角和声束宽度对应关系，为确保轨底角得到全面扫查，又将轨底角划分为6个探测区，使用一个K2.5探头，分别按不同的偏角和位置进行纵向移动探头扫查，利用二次波探测焊缝上半部分，一、三次波探测焊缝下半部分。焊缝轨底探伤扫查（2）扫查方式轨底角使用K2.5探头，扫查要求和作用见下图和表。K2.5探头轨底角扫查声束方向示意图焊缝轨底探伤扫查（2）扫查方式轨底角使用K2.5探头，扫查要求和作用见下图和表。扫查区域探头入射点距轨角边（mm）探头偏角探头移动范围（距焊缝中心，mm）使用声波探测范围距轨底角边，mm）1区10向外偏10°40~110二、三次波0~152区10偏角为0°40~110二、三次波10~253区20偏角为0°40~110二、三次波20~354区40向外偏15°40~130一、二次波30~455区40向外偏8°40~130一、二次波40~556区40偏角为0°40~130一、二次波50~65焊缝轨腰正常回波显示探伤中只有熟悉和掌握焊筋轮廓波的显示规律，才能对焊缝轨底角缺陷回波做出正确判断。为使仪器荧光屏回波显示描述直观易懂，现以探伤仪按水平1:2.5标定，则荧光屏刻度深度比例为1:1。（1）扫查轨底角1~3区时，探头入射点距焊缝中心约65mm（二次波），在荧光水平刻度3.0左右，显示焊筋上轮廓波；探头距轨缝中心约90mm（三次波），在荧光屏水平刻度4.5左右，显示焊筋下轮廓波。轨底角1~3区焊筋回波焊缝轨腰正常回波显示当使用前沿长度小于12mm的探头时，探头紧靠焊筋边，在荧光屏水平刻度2.0左右，显示一次波产生的焊筋下轮廓波，但该波并不是主声束在焊筋上的反射，而是声束的前扩散部分反射，所以回波显示位置与实际深度有些不对应。由于轨底角1~3区厚度较薄，以及声束纵向有一定宽度，焊筋上、下轮廓波常会同时显示在扫描线上，随探头位移而移动。此外，因焊筋几何形状不规则或推瘤方式不同，以及扫描线校正误差，焊筋轮廓波的显示位置和幅度略有差异。（2）扫查轨底角4~6区时，探头入射点距轨缝中心约40mm（一次波），在荧光屏水平刻度2.5左右，显示焊筋下轮廓波；探头距焊缝中心约95mm（二次波），在荧光屏水平刻度4.8左右，显示焊筋上轮廓波。焊缝轨腰正常回波显示缺陷直径小于超声束宽度时，会出现缺陷波和焊筋轮廓波同时显示，且缺陷波显示于焊筋轮廓波之前的现象，两波间隔一般为1.0左右。如两波间隔越小，则说明缺陷与对侧焊筋越近，反之，间隔越大，则缺陷越靠近本侧焊筋边。缺陷波显示在焊筋上轮廓波前，则缺陷在焊缝上方；若缺陷显示在焊筋下轮廓波前，则缺陷在焊缝下方。焊缝轨底缺陷回波显示轨底角焊缝小缺陷回波小缺陷波形显示1由于缺陷对超声束完全阻挡，荧光屏上只显示缺陷波，而无焊筋轮廓波出现。焊缝轨底缺陷回波显示焊缝轨底单探头法轨底角焊缝大缺陷回波大缺陷波形显示2焊缝轨底缺陷回波显示缺陷直径小于声束宽度时，荧光屏可同时显示缺陷波和焊筋轮廓波，如缺陷在本侧，缺陷波与焊筋轮廓波间隔距离达2.0及以上。热影响区内缺陷波形显示3缺陷较大时只显示缺陷波。焊缝轨底缺陷回波显示热影响区内缺陷波形显示3如缺陷在对侧，则缺陷波显示在焊筋轮廓波之后，可将探头放置在焊缝另一边，用二次波进一步复核确认。焊缝轨底缺陷回波显示轨底角焊缝热影响区缺陷回波热影响区内缺陷波形显示3（1）焊渣回波轨底角上、下表面焊缝边留有焊渣，焊渣与母材粘连后，超声波在焊渣处会产生反射。焊渣回波波幅低，位移小，可通过定位和手摸确认。焊缝轨底非缺陷回波识别轨底焊渣回波显示上述非缺陷回波，除了从波形的显示规律、特征上鉴别外，必须用钢尺测量和镜子照的方法确定回波信号的真假，以防轨头下颚、轨底角边沿和轨底热影响区缺陷的漏检。（2）油层回波在轨底角探伤中，油质较厚和油污堆积于探头前沿时，会显示波幅较高、宽度较大的回波。油层波位移量不大，时有时无，可用手擦净油污予以识别。焊缝轨底非缺陷回波识别轨底采用K型探伤方法，组合探头分别放在轨底两侧，6发6收组合探头一一对应，可实现轨底部分断面的伤损检出。轨底探伤与轨头K型探伤是一样的，因此缺陷部位和伤损显示可参照轨头探伤。轨底K型探伤示意图焊缝轨底多探头法由于钢轨底部是伤损的多发部位，且轨底宽度大于轨头，为了加强对轨底的探测，组合探头的晶片个数由6只增加到12只，构成两组6发6收探头。两组探头轨底K型探伤示意图焊缝轨底多探头法这样可以把轨底探头看作是二套轨底探头合二为一，第一套轨底探头（简称为轨底Ⅰ），由发射探头的1、2、3、4、5、6和接收探头的①、②、③、④、⑤、⑥这6对晶片组成。第二套轨底探头（简称为轨底Ⅱ），由发射探头的1’、2’、3’、4’、5’、6’和接收探头的①’、②’、③’、④’、⑤’、⑥’这6对晶片组成。使用这种12只晶片的二合一轨底探头，提高焊缝探伤的扫查密度，对防止轨底焊缝伤损捡漏是有利的。两组探头轨底K型探伤示意图单探头轨底探伤灵敏度调节将GHT-5试块C区2号竖孔上棱角的二次反射波调整到满幅度的80%，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿（一般为2~6dB）。轨底单探头探伤灵敏度校准试块调节法单探头轨底探伤灵敏度调节调节方法与轨头单探头相同，探伤灵敏度释放量有所不同，轨底角1~3区探伤时，轨底角回波80%，增益10dB；轨底角4~6区探伤时，增益20dB。现场钢轨调节法课后小结课后思考1.焊缝轨底单探头法2.焊缝轨底多探头法3.单探头轨底探伤灵敏度调节1.轨底探伤分几部分？轨底角分几个区及如何扫查？2.轨底角焊缝缺陷回波特点有哪些？如何识别？课后小结与思考题钢轨焊缝-轨头探伤技术CONTENTS目录1.焊缝轨头单探头法2.焊缝轨头双探头法3.焊缝轨头多探头法4.焊缝轨头探伤灵敏度调节根据焊缝探伤需要，采用单晶K2.5探头对焊缝轨头进行探伤。为使钢轨焊缝轨头得到全面扫查，K2.5探头在轨顶面采用纵向移动和偏角纵向移动两种方式扫查。焊缝轨头探伤扫查（1）纵向移动扫查K2.5探头置轨面上（如下图），探头纵向距边分别为16mm、26mm、36mm、46mm、56mm处，偏角为0°纵向移动探头，移动区域为距焊缝中心0~150mm。本次扫查利用一次波检出钢轨焊缝轨头中的缺陷。（配图设计说明：配图静态图处理后，根据示意设计动态图）由于轨头顶面作用边呈圆弧状，探测接触面过小，不利于焊缝轨头内外侧上角缺陷的检出，因此，采用偏角纵向移动法探测。K2.5探头置轨面中心线上，以15°偏角纵向移动探头，移动区域为距焊缝中心100~250mm，利用轨颚反射波检出焊缝轨头内外侧的缺陷；扫查次数为焊缝内、外两侧共计4次。

（配图设计说明：配图静态图处理后，根据示意设计动态图）（2）偏角纵向移动扫查焊缝轨头正常回波出波规律探测铝热焊接头轨头时，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。其它形式焊缝（气压焊和接触焊），轨头下颚也存在不同厚度的焊筋，探伤时均会在一、二次波交替范围内显示焊筋轮廓波，由于各种焊筋厚度的不规则性，产生的回波幅度和位移会有差别。焊缝轨头正常回波出波规律（1）小缺陷回波焊缝轨头缺陷回波与70°探头探测钢轨轨头核伤的显示规律基本相似，唯一区别在显示缺陷回波的过程中夹有焊筋轮廓波。当缺陷直径小于超声束宽度，且缺陷距轨颚较近时，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；当缺陷距轨颚较远时，缺陷波和焊筋轮廓波交替显示。焊缝轨头正常回波出波规律（2）大缺陷回波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。（3）轨颚焊渣回波轨颚焊缝边留有焊渣，焊渣与母材粘连后，超声波在焊渣处会产生反射。焊渣回波位移小、波幅低，可通过定位和手摸确认。焊缝轨头正常回波出波规律（4）位移不动波探测面不平整、耦合条件差，有时会在显示屏刻度1.0左右显示波幅宽大的回波，这是入射声波在耦合层多次反射形成的回波现象。焊缝轨头正常回波出波规律（5）油污波在高灵敏度下，由副声束产生的表面波能量，被油污反射回来的波，称为油污波。它随探头移动，波动幅度不定，时高时低，时有时无，位置不定。识别方法：用手指压轨面探头前后或用手摸下底面波幅消失或明显下降，并随手指压动而变化。焊缝轨头正常回波出波规律1焊缝轨头探伤扫查K型探伤由两个斜探头（常用K1探头）一发一收组成，探头分别置于钢轨轨头两个侧面上。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。（设计说明，带箭头的可设计成动画和静态图）2焊缝轨头正常回波显示轨头焊缝内无缺陷时，A探头发射的超声波经轨头侧面向前发射，B探头接收不到回波，荧光屏无任何回波显示。3焊缝轨头缺陷回波显示当轨头内有垂直于纵向的片状缺陷，且缺陷正处于探头扫查区内时，A探头发射的超声波经缺陷反射后被B探头接收，扫描线上显示缺陷回波（图a）；当缺陷处于探头扫查区外时，虽然A探头发射的超声波能在缺陷上产生反射，但无法被B探头接收，因此无回波显示（图b）。由于双探头法K型探测轨头的实际操作不够简便，目前多数采用两个6晶片组合探头分别放在轨头量测，6发6收探头一一对应，实施K型扫查，可对轨头部分断面检查。因每对探头折射角相同，缺陷反射回波声程相近，因此，具有每一对探头回波位置相近的现象。要区别缺陷的部位，可根据手动控制探头或仪器自动显示的方式来完成。3（1）试块调节法将CHT-5试块B区5号横孔反射波调整到满幅度的80%，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿（一般为2~6dB），作为探测焊缝轨头部位的探伤灵敏度。单探头灵敏度调节（2）现场钢轨调节法在被探焊缝钢轨底角上进行调节（表面粗糙度要与焊缝探测面相近），探头横向放置于轨底角上，探头入射点距边10mm左右，找出对轨底角边回波最大值，显示在荧光屏刻度5.0左右，调节仪器[增益]、[衰减器],使轨底角回波80%，增益20dB，作为探测焊缝轨头部位的探伤灵敏度。焊缝轨头探伤灵敏度调节单探头灵敏度调节将GHT-1b试块上2号平底孔反射波高调整到满幅度的80%，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿（一般2~6db），作为轨头部位的探伤灵敏度。焊缝轨头双探头探伤灵敏度的调整课后小结课后思考1.焊缝轨头单探头法2.焊缝轨头双探头法3.焊缝轨头多探头法4.焊缝轨头探伤灵敏度调节1.钢轨轨头探伤采用的几种扫查方法及其作用是什么？2.轨头焊缝缺陷回波有什么规律？课后小结与思考题钢轨焊缝轨腰探伤技术CONTENTS目录焊缝轨腰单探头法焊缝轨腰双探头法焊缝轨腰多探头法探伤灵敏度调节钢轨焊缝轨腰缺陷的检测，对体积型缺陷，可使用直探头反射式或双K1探头“V”形穿透式探测；对片状缺陷，可使用串列式反射法检测。双探头串列式探伤直探头反射式探伤焊缝轨腰探伤扫查直探头置于轨面纵向中部，距轨缝中心两边各50mm的区域内，纵向缓慢移动探头进行扫查，利用直探头反射式探伤法，检出焊缝中反射面与探测面平行的缺陷；利用直探头穿透式探伤法，检出焊缝中粗晶、缩松等缺陷。采用单晶片直探头，对焊缝缺陷进行检测，该方法主要适用于铝热焊焊缝体积型缺陷、粗晶检测。直探头探伤示意图焊缝轨腰正常回波显示直探头在焊缝探伤中，焊缝中无缺陷时，荧光屏除始波外，同时还会显示轨底反射回波。由于铝热焊筋凸出轨底，直探头在焊缝上时，轨底波位置会稍微向后移动。直探头正常波形显示直探头有小缺陷波形显示焊缝轨腰缺陷回波出波规律当直探头检测有缺陷的焊缝时，会发生以下回波显示：缺陷波与轨底波共同显示当焊缝中有平面状的小缺陷时，会出现轨底波和缺陷波同时显示的现象，这是因缺陷较小，部分声束受缺陷阻挡，另有部分声束仍然在轨底面上反射。1直探头有大缺陷波形显示焊缝轨腰缺陷回波出波规律只有缺陷波显示当焊缝中有较大平面状的缺陷时，会发生轨底波消失，只有缺陷波显示的现象，这是因缺陷较大，声束被缺陷阻挡，因此无轨底反射波显示。2当直探头检测有缺陷的焊缝时，会发生以下回波显示：焊缝轨腰缺陷回波出波规律当直探头检测有缺陷的焊缝时，会发生以下回波显示：无缺陷波和无轨底波显示造成无缺陷波和无轨底波的异常显示现象有两种原因：一是当铝热焊焊缝中有粗晶、缩松等缺陷时，会发生轨底波下降或消失的现象，这是因粗晶、缩松发生散射作用，致使声波无法在轨底上产生足够的反射能量，造成轨底波下降或消失。3焊缝轨腰缺陷回波出波规律当直探头检测有缺陷的焊缝时，会发生以下回波显示：无缺陷波和无轨底波显示二是焊缝中存在倾斜性片状缺陷，部分声能因缺陷反射，使入射声束无法在轨底面上反射，造成轨底波消失。3焊缝轨腰双探头法焊缝轨腰双探头采用串列式反射法，该方法适用于探测焊缝中垂直轨面的片状缺陷，如焊缝中的未焊合缺陷。双探头串列失探伤示意焊缝轨腰双探头法串列式探伤与K型探伤由异曲同工之妙，不同的是使用两个探头放置同一探测面上，利用轨底面反射作用来探测轨腰中的缺陷。两个探头一发一收组成，纵向排列置于被探测轨头顶面中心处，探伤时两个探头保持一定的间距同时纵向移动，可实现对轨腰某一区域的探伤。焊缝轨腰探伤扫查通过调整两个探头间距，可完成全断面的扫查。由于轨腰焊缝高度较大，使用扫查架可方便整个断面的扫查。探头扫查装置放于轨头顶面中心线，扫查架零点对准需要探测截面上，通过旋转扫查架上的调节轮盘，使两个探头以相同的速度相对移动，利用两个探头一发一收反射式探伤法，检出钢轨要投影范围内的缺陷。焊缝轨腰双探头法焊缝轨腰探伤扫查双探头串列式反射法探测接触焊气压焊铝热焊焊缝轨腰双探头法接触焊、气压焊焊缝探测时，选择轨面状态较好的一侧，扫查架零点对准焊缝中心扫查1次（焊缝中心易出现垂直于轨面的片状缺陷）；铝热焊焊缝探测时，需对焊缝进行2次扫查，扫查架零点对准距焊缝中心12.5mm处进行1次扫查，然后将扫查架放置于焊缝的另一侧再扫查一次（焊前轨端预留间隙25mm的焊缝，钢轨母材端面上易出现片状缺陷）。焊缝轨腰探伤扫查焊缝轨腰双探头法焊缝轨腰正常回波显示探测截面上无缺陷时，发射的超声波经轨底反射后继续向前传播，无法被另一个探头接收，因此，荧光屏除始波外无任何波形显示。焊缝轨腰双探头法焊缝轨腰正常回波显示串列式探伤缺陷当探测截面上存在垂直于探测面的片状缺陷时，反射波进入接收探头，仪器显示缺陷回波。焊缝轨腰多探头法轨腰串列式探伤示意图