利用单双多探头检测高铁轨底焊缝

交通强国·铁路先行利用单/双/多探头检测轨底焊缝交通强国·铁路先行目录一、轨底焊缝单探头法二、轨底焊缝双探头法三、轨底焊缝多探头法

探头的选用及仪器参数交通强国·铁路先行采用大角度斜探头---K2.5,探头的尺寸小些，如9*9mm,选择短前沿探头,针对在役焊缝和铝热焊焊缝建议使用频率为2.5MHz探头。探头的选用仪器参数设置声程【范围】为“150mm”，【探头】为”斜”探头，【工作方式】为“单”，【前沿】、【延时】、【K值】采用标定值，设定好参数后【保存】，方便以后【调用】。轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法回顾下磁铁的知识交通强国·铁路先行磁铁的磁场强弱可以用磁感应线（左图）来描写，在条形磁铁外部磁感应线从N极指向S级，在内部由S级指向N级，且在两极处磁感应线密集，磁感应强度强，磁铁中间部分磁感线稀疏，磁场强度弱，磁场强度决定了吸附铁粉的多少，如右图所示。磁感应线吸附铁粉磁铁知识

磁粉探伤的原理

磁粉探伤优缺点

磁粉探伤的应用磁粉探伤原理磁粉探伤的原理如图，一个工件的表面和近表面分别存在两处伤损，将此工件磁化，在感应线在磁铁内部由N极指向S级，且分布均匀，但是在有伤损的位置，磁感应线优先通过磁导率高的工件，这就迫使不部分磁感应线从缺陷下面绕过，形成磁感应线的压缩。不过下半部分可容纳的磁感应线数目毕竟有限，所以，部分磁感应线从不连续处穿过，另一部分磁感应线遵从折射定律几乎从工件表面垂直地进入空气中去绕过缺陷又折回工件，形成了漏磁场，此时我们在工件表面撒上铁粉，并适当振动工件，就会发现有伤损的位置吸附了铁粉，在专业术语中我们称之为磁痕。在日常监测时：工件表面那个地方吸附了铁粉，就说明那个地方有伤。右图为实物图，请判断出缺陷的位置、形状和大小。

交通强国·铁路先行SN磁铁知识

磁粉探伤的原理

磁粉探伤优缺点

磁粉探伤的应用缺陷的漏磁场分布交通强国·铁路先行a水平分量缺陷的漏磁场分布：缺陷产生的漏磁场可以分解为水平分量Bx和垂直分量By，水平分量与工件表面平行，垂直分量与工件表面垂直。假设有一矩形缺陷，则在矩形中心，漏磁场的水平分量有极大值，并左右对称。而垂直分量为通过中心点的曲线，图中（a）为水平分量，（b）为垂直分量，如果将两个分量合成，则可得到如图（c）所示的漏磁场。b垂直分量c分量合成磁铁知识

磁粉探伤的原理

磁粉探伤优缺点

磁粉探伤的应用漏磁场对磁粉的作用力交通强国·铁路先行漏磁场对磁粉的吸附可看成是磁极的作用，当磁粉的两极与漏磁场的两极互相作用时，磁粉就会被吸附并加速移到缺陷上去。漏磁场的宽度要比缺陷的实际宽度大数倍至数十倍，所以磁痕对缺陷宽度具有放大作用，能将目视不可见的缺陷变成目视可见的磁痕使之容易观察出来。吸附作用放大作用磁铁知识

磁粉探伤的原理

磁粉探伤优缺点

磁粉探伤的应用磁粉探伤优缺点优缺点磁粉探伤的优点：直观显示缺陷的形状、位置、大小，灵敏度高，可检缺陷最小宽度约为1μm，几乎不受试件大小和形状的限制，检测速度快、工艺简单、费用低廉，操作简便、仪器便于携带。磁粉探伤的缺点（1）：只能用于检测铁磁性材料，不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不能检测铜、铝、镁、钛等非铁磁材料。磁粉探伤的缺点（2）：能知道缺陷的位置和表面长度，但不知道缺陷的深度。交通强国·铁路先行磁铁知识

磁粉探伤的原理

磁粉探伤优缺点

磁粉探伤的应用缺点：只能发现表面和近表面缺陷交通强国·铁路先行只能发现表面和近表面缺陷，缺陷位于工件表面时，产生的漏磁场大，磁痕明显；若位于工件的近表面，产生的漏磁场显著减小，磁痕不易于观察；若位于工件表面很深处，则几乎没有漏磁场泄漏出工件表面，没有磁痕。左图反映不同厚度表面覆盖情况下的磁痕显示情况，右图为漆层厚度与漏磁场强度曲线。覆盖厚度与磁痕漆层厚度与磁场强度图磁铁知识

磁粉探伤的原理

磁粉探伤优缺点

磁粉探伤的应用缺点：对缺陷方向性敏感磁场强度与角度关系图对缺陷方向性敏感，缺陷垂直于磁场方向，漏磁场最大，也最有利于缺陷的检出；若与磁场方向平行则几乎不产生漏磁场；当缺陷与工件表面由垂直逐渐倾斜成某一角度，而最终变为平行，即倾角等于0时，漏磁场也由最大下降至零，当缺陷与工件表面夹角小于20°时分层和折叠难以发现，所以磁粉检测时，要不断变换外加磁场的角度（做8字型移动），以获得最高的漏磁场强度，右图缺陷角度与漏磁场强度曲线。交通强国·铁路先行磁铁知识

磁粉探伤的原理

磁粉探伤优缺点

磁粉探伤的应用磁粉探伤应用于道岔领域检测道岔磁粉探伤对生产弹条扣件夹板，拼装辙叉，AT尖轨，异型轨，贝尔合金岔心等热加工的情况更是不可缺少的，也特别适用。目前，标准规定了很多工务器材不得有表面裂纹，但是，没有提及使用磁粉探伤来确定裂纹。因此有没有裂纹全凭肉眼观测，显然这是不科学的。很有必要把磁粉探伤推广到以上产品的质量控制上，这对提高工务配件产品的质量，增加安全性能，降低维修成本是很有意义的。表面裂纹最有效的方法是磁粉探伤，相信磁粉探伤技术会在铁路工务部门得到推广和应用。交通强国·铁路先行磁铁知识

磁粉探伤的原理

磁粉探伤优缺点

磁粉探伤的应用磁粉探伤应用于钢轨焊缝领域检测焊缝钢轨的铝热焊、气压焊、接触焊都可能有焊缝未焊合缺陷发生，这种缺陷往往在表面和近表面。钢轨的铝热焊、气压焊推凸时间掌握不好，推凸过程会产生严重的表面裂纹。若是焊接前母材钢轨轨腰的残留裂纹经焊接后会产生严重的轨腰水平裂纹，裂纹将发展很快很长。钢轨焊后都会经过热加工的处理，因为钢轨是高碳钢，局部高温极易产生马氏体进而产生裂纹。以上这些伤损均可以通过磁粉探伤的方法检出。其实，国外标准对钢轨生产焊接工艺后的检验都明确地规定了进行表面磁粉探伤，如法国铝热焊探伤规范，英国的钢轨闪光焊标准都有磁粉探伤的要求，我国因各种条件限制，目前使用的很少。交通强国·铁路先行磁铁知识

磁粉探伤的原理

磁粉探伤优缺点

磁粉探伤的应用

灵敏度调整交通强国·铁路先行将GHT－5试块C区2号竖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2dB～6dB)，作为探测焊缝轨底部位的探伤灵敏度，扫查灵敏度可适当再提高。试块法现场法在被探焊缝钢轨底角上进行调节，探头横向放置于轨底角上，探头入射点距边10mm左右，找出对边轨底角边回波最高波达到80%，增益15dB。轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法

轨底角分区交通强国·铁路先行为确保轨底角得到全面扫查，又将轨底角划分6个探测区，具体方法：从轨底角边侧从外向内，每隔10mm作为一个区。6区法4区法目前有一些铁路局采用从外向内每隔15mm作为一个区，一共分成4个区域，本PPT接下来讲解采用6挡分区法。轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法探伤扫查方式（1）交通强国·铁路先行将探头放置在不同的位置，做不同的偏角，扫查不同的区域。走位距离与波次不同走位距离，扫查不同位置，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。探头位置与偏角轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法探伤扫查方式（2）交通强国·铁路先行扫查区域探头入射点距轨脚边探头偏角探头移动范围(距焊缝中心)使用声波探测范围(距轨底角边)1区10mm向外偏10°40~110mm二、三次波0~15mm2区10mm偏角为0°40~110mm二、三次波10~25mm3区20mm偏角为0°40~110mm二、三次波20~35mm4区40mm向外偏15°40~130mm一、二次波30~45mm5区40mm向外偏8°40~130mm一、二次波40~55mm6区40mm偏角为0°40~130mm一、二次波50~65mm1个轨底角需进行6次扫查，焊缝两侧的四个轨底角共扫查24次，通过认真执行扫查方法，才能完成轨底角全面探测。实际在操作过程中探头的偏角很难保证精准，建议多练习，并利用多种角度扫查；探头的移动范围，可以扩大一下，建议探头的前端顶住焊筋边缘作为起始点，向后移动至少距离焊缝边缘200mm，以免热影响区伤损漏检。轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法

探伤扫查方式（3）交通强国·铁路先行轨底三角区圆弧处往往以为“跑铁”、“溢流飞边”、“推凸”等产生裂纹源，在后期的运营中产生疲劳扩展，致使钢轨断裂，常规的方法发现此处伤损比较难。特殊扫查可以将K2.5探头放置伤损对侧，距焊缝中心110mm，距边侧10mm，向内做20-30°的偏角，利用二次波扫查。实际操作过程中可以将探头在4个探测面各做一次，累计4次

疑难伤损轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法正常回波（焊筋轮廓波1-3区）交通强国·铁路先行2.04.53.0焊筋下轮廓波焊筋上轮廓波始波始波轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法

正常回波（焊筋轮廓波4-6区）交通强国·铁路先行轨底角4～6区焊筋回波焊筋上轮廓波焊筋下轮廓波4.82.5始波始波轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法缺陷回波出波规律--小缺陷在焊缝中心交通强国·铁路先行焊筋轮廓波焊筋轮廓波缺陷波缺陷波缺陷波和焊筋轮廓波间隔越小，缺陷就越靠近对侧焊筋边。缺陷波和焊筋轮廓波间隔越大，缺陷就越靠近本侧焊筋边。1.01.0始波始波轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法缺陷回波出波规律--大缺陷在焊缝中心交通强国·铁路先行缺陷波缺陷波始波始波无焊筋轮廓波显示轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法缺陷回波出波规律--热影响区内缺陷交通强国·铁路先行焊筋轮廓波焊筋轮廓波缺陷波缺陷波2.0始波始波缺陷直径小于声束宽度缺陷在本侧轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法缺陷回波出波规律--热影响区内缺陷交通强国·铁路先行本侧校对缺陷波始波焊筋轮廓波缺陷波焊筋轮廓波始波本侧校对波形显示轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法假象波交通强国·铁路先行轨底角上、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。焊渣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。油污波轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法

探头的选用及仪器参数交通强国·铁路先行建议选取2.5P13x13K1双探头，无论是新焊焊缝验收还是在役焊缝，频率选择2.5MHz，因为双探头法声程太长，太大的工作频率，会导致衰减严重，灵敏度不足。探头的选用仪器参数设置声程【范围】为“150mm”，【探头】为”斜”探头，【工作方式】为“双”，【前沿】、【延时】采用标定值，设定好参数后【保存】，方便以后【调用】。轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法

灵敏度调整交通强国·铁路先行将探头放在GHT-1试块轨底两个侧面，移动探头扫查5号孔，使5号孔反射波最高波调到80％，在此基础上增加2-6dB，作为探伤灵敏度，扫查灵敏度可适当再提高。试块法现场法将探头分别置于轨底内外侧侧面，成一发一收﹐直通波高调至80%。增益18-22dB后用作为探测轨头时探伤灵敏度，建议不要在焊缝处调整。轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法

轨底扫查方式交通强国·铁路先行具体的扫查手法：两探头同时、反向和同速移动，此时整条焊缝（熔合线）均被扫查。特别注意：闪光焊和气压焊熔合线（焊缝）一般在焊筋中心，而铝热焊熔合线（焊缝）在焊筋两侧，所以扫查铝热焊时，注意探头位置变化。轨底扫查意图轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法出波规律交通强国·铁路先行轨底焊缝内无缺陷时，A探头发射的超声波经轨底侧面向前反射，B探头接收不到回波，荧光屏无任何回波显示。波形显示当轨底内有垂直于纵向的片状或者体积状缺陷，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，由于声程相对固定，所以出现伤波位置也固定。

正常出波轨底焊缝单探头法

轨底焊缝双探头法

轨底焊缝多探头法轨底扫查方式交通强国·铁路先行轨底扫查意图

轨底采用K型探伤方法，组合探头分别放在轨底两侧，六发六收组