《无损检测 超声检测 轨道交通双轨探伤超声检测系统-编制说明》

一、标准编制说明内容

1、工作简要过程，来源、主要参加单位和工作组成员等

依据中国铁路总公司印发的《双轨式钢轨超声波探伤仪暂行技术条件》（TJ/GW157-2017）

和参与的铁路总公司重大课题项目《高铁钢轨浅表层缺陷快速检测关键技术研究及装备研

制》，国家科技部重大科学仪器开发专项《在役钢轨缺陷综合检测监测设备开发与应用》，每

年需对轨道交通双轨探伤设备进行技术状态鉴定，轨道交通双轨探伤采用动态标定方式，铺

设低速、高速试验线，建立由静态到动态、低速到高速的探伤标定体系，保证检测数据的精

准，对轨道交通双轨探伤设备的技术发展及应用提供重要的指导作用。该项目的实施，不仅

可以促进我国探伤装备产业的发展，同时对我国机械设备制造业及冶金、材料生产的发展也

具有十分重要的推动作用，对促进相关技术和产业进步，扩大社会就业，产生积极的影响。

国内主要采用的是超声波检测方法，检测形式主要有大型高速探伤车、中速双轨电动探

伤车以及手推式单轨探伤车。其中超声波检测基本采用水轮探头，与钢轨滚动式接触，可搭

载在大型高速探伤车和中速双轨电动车上。由于超声波检测技术在近表面有反射杂波，所以

只能检测钢轨内部的较大缺陷。

国内外工业对超声检测技术的发展十分重视，IIW以及各工业发达国家的相关学术机构

均设置了专门委员会，以协调和促进超声检测技术的发展。世界最早的钢轨检测技术由美国

Sperry公司于1928年研发，由于技术发展早，工业生产水平高，至今美国已拥有世界领先

的无损检测技术。英、德、日等传统工业强国在无损检测及钢轨检测领域也开展了许多研究

并取得了突出的成果，其相应的设备和产品在国际上占据了主要的市场，有举足轻重的作用。

随着科技的不断发展，多种无损检测手段被用于钢轨检测行业。Sperry公司研制的大型高速

探伤车，其最高检测速度可达80km/h，搭载超声波水轮探头，可实现实时在线检测，可对

缺陷进行标定和类型判断，检测钢轨内部和轨底的缺陷。

该项目的实施，不仅可以促进我国钢轨检测产业的发展，同时对我国检测设备制造业及

材料生产的发展也具有十分重要的推动作用，对促进相关技术和产业进步，扩大社会就业，

产生积极的影响。

主要参加单位和工作组成员有：南京航空航天大学，王平、贾银亮、李开宇、石玉、姚

恩涛；中铁第四勘察设计院集团有限公司，耿明、许勇、何杰；中国铁道科学研究院，张玉

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华、熊龙辉、李培、钟艳春；南京派光高速载运智慧感知研究院有限公司，徐维磊、赵战军。

2、标准化对象简要情况及制修订标准的原则

1）标准化对象简要情况

（1）产品标准

①产品主要品种、产量及生产厂家

目前，铁路部门广泛采用钢轨探伤车对钢轨进行周期性超声波探

伤，朔黄铁路公司自2013年引进钢轨探伤车，最高检测速度为80ｋｍ／

ｈ，实现了正线钢轨快速检测，具有安全、高效、连续及全天候的特点，

自运用以来累计检出重伤400余处，在钢轨防断方面发挥了重大作用。

为此，朔黄铁路公司通过改造、研发试验装置，制定探轮测试标准，建立

了一套完整的从探轮到系统、从静态到动态的探伤车超声检测系统标定体

系，保证检测数据的精准。

钢轨超声检测产品质量及其控制系统作为高技术、高附加值的石

油工程装备，从设计到建造的过程，分别涉及到钢铁、装备制造、电子信

息、工程安装、无损检测、通讯、化工、机电等领域，该项目的实施，不

仅可以促进我国钢轨装备产业的发展，对我国机械设备制造业及材料生产

的发展也具有十分重要的推动作用，对促进相关技术和产业进步，扩大社

会就业，产生积极的影响。

②产品主要用途及质量情况

本标准依据这些国际规范对超声检测产品作相关规定，并结合我国产品制造

和使用的实际情况制定。在符合工业生产适用性的前提下，尽量降低各项要求、

简化方法过程，从而达到降低生产成本的目的。针对高风险部件或技术，针对性

的加强检测产品无损检测质量，提高系统整体可靠性，将对超声检测产品工作运

行起到保护的作用。

钢轨承受车轮传来的压力和冲击载荷，服役过程中出现的伤损直接影响其机

械结构性能和使用寿命。伤损在发展过程中，将对钢轨不同位置造成威胁。按照

发生的位置，可以划分成钢轨表面疲劳和应力集中、钢轨表面裂纹损伤、钢轨内

部核伤、钢轨轨颚损伤、钢轨螺孔损伤和轨底损伤。地铁铁路钢轨表面的伤损，

主要表现为钢轨表面材料组织结构变化和疲劳、擦伤、波磨、轨头表面及近表面

裂纹、剥离掉块、踏面压溃等。

因此，需要多种检测技术对钢轨服役的不同时期和不同位置进行检测。在铁

路探伤作业中多采用大型高速探伤车，高速探伤车虽然检测速度快，效率高，采

用多探轮、多探头达到高分辨率检测。但其造价高昂，且地铁里程相对较少，因

而不适合使用高速探伤车。而现有的超声双轨探伤车单轨通道少，分辨率低，故

对高分辨率超声检测探伤车具有迫切需求。

2）制修订标准的原则

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（1）制修订标准的依据或理由

超声技术在我国应用遍及基础工业诸领域。我国在超声基础理论的研究方面与国外工业

发达国家相比并不逊色，但超声材料的开发、超声设备的自动化和无损检测水平、精密高效

超声技术的开发应用、计算机技术及模拟仿真技术在超声技术中的应用水平等方面与国外存

在一定差距，研究开发优质、高效、低耗、灵活、清洁的先进超声技术，并将其广泛应用于

先进制造业当是我国同仁肩负的历史使命。

（2）制修订标准的原则

遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、不断完善”的标准编制

原则，并与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，统筹推进。

在确定本标准主要内容时，综合考虑生产企业的使用习惯和用户的利益，寻求最大的经

济、社会效益，充分体现了标准在技术上的先进性和技术上的合理性。

本标准的起草宗旨：在符合适用性的前提下，尽量降低标准的各项要求、简化方法过程，

从而达到降低生产成本的目的。

本标准在结构编写和内容编排等方面依据GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：标

准的结构和编写》进行编写。

本课题集中了科研院所、制造厂商、最终用户等多方优势，组成创新能力强、知识结构

合理的技术攻关团队，利用产、研、用技术攻关团队的优势，可保障本课题的顺利进行。

3、采用国际标准和国外先进标准的项目

本标准为自主起草。国内尚未有类似的标准，国外已有类似的标准，故本标准采用国际

规范或国外先进技术。本标准水平为国际先进水平。

4、标准主要内容（包括牌号、成分、性能指标、型号、各种参数、

公式、试验方法、检验规则等）确定的论据（包括试验、验证、统

计数据等），修订标准时，应列有新旧标准的对比分析。

为了配合设施，根据生产产品的无损检测技术要求，必须确保产品的质量，我们已经建

立了超声无损检测方法和技术。依据中国铁路总公司印发的《双轨式钢轨超声波探伤仪暂

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行技术条件》（TJ/GW157-2017）和参与的铁路总公司重大课题项目《高铁钢轨浅表层缺陷快

速检测关键技术研究及装备研制》，国家科技部重大科学仪器开发专项《在役钢轨缺陷综合

检测监测设备开发与应用》，国家自然科学基金委员重大科学仪器开发专项《钢轨接触疲劳

及裂纹多物理高速巡检监测技术攻关》，国家科技部国家质量基础的共性研究与应用重点研

发专项《材料损伤电磁无损检测与评估关键技术研究及仪器研制》。制定相关团体标准以保

证双轨探伤设备研发、检测、使用、维护的标准化。

•本标准规定了钢轨缺陷超声波探伤方法，适用于钢轨表面伤损超声波探伤。

•本标准适用于钢轨无损检测产品的生产、加工、修复和安装，对钢轨伤损的手工或

自动检测。

•本标准的实施主体为钢轨超声无损检测的产品等

•本标准发布后，有利于把握产品质量，将会给中国带来良好的社会效益和一定的经

济效益。

5、主要试验（或验证）结果的分析、综述报告、技术经济论证，预

期的经济效果等。

a)探轮携带有多个探头协同工作的能力，包括但不限于1个0度探头、1个37度探

头、2个偏斜70度探头、3个70°直探头等不同折射角度的探头。

b)探轮材料要求应满足表1要求。

表1探轮材料要求

序号材料要求参数

1硬度/ShoreA75-85

2阿克隆磨耗cm³/1.61km≤0.04

3拉伸强度/MPa≥14

4拉断伸长率≥520%

5撕裂强度N/mm≥55

耦合液浸泡后硬度变化/ShoreA±5%

6耦合液浸泡后拉伸强度变化率±20%

耦合液浸泡后拉伸伸长率变化率±15%

热老化后硬度变化/ShoreA±5%

7热老化后拉伸强度变化率±20%

热老化后拉伸伸长率变化率±20%

耐紫外老化后硬度变化/ShoreA±6%

8耐紫外老化后拉伸强度变化率±20%

拉伸强度变化率拉伸伸长率变化率±20%

9刺破强度/N≥200

c)探轮包括轮皮、线缆、耦合水、探头在内的总重量应≤12kg。

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d)应具备衰减器，且衰减器调节范围为0~110dB，衰减器调节精度为0.1dB，衰减

器误差≤±1/12dB。

e)探头检测能力应能满足轨头、轨腰、轨底中部、轨底等部位伤损的检测。包括轨头、

轨腰和轨底横向疲劳裂纹、其他部位裂纹(包括纵向垂直裂、斜裂、纵向平裂和螺

孔裂纹等)的检测。

f)探头具有一次波和二次波检测轨头横向裂纹的能力。

g)探头外观应无损伤，探头连线应柔韧，接头插接可靠，屏蔽良好。

h)探头插拔接头应符合SJ／T9562．2—1993标准的优等品或一等品的要求。

i)探头各项技术指标应符合TB/T2634中的有关规定。

j)探头频率：2~5MHz，回波频率≥2.5MHz，回波频率误差≤10%。

k)折射角误差≤2°。

l)横波探头分辨率≥20dB。

探轮的材料性能检验

材料要求检验方法满足参数

硬度/ShoreAGB/T531.1

阿克隆磨耗cm³/1.61kmGB/T1689

拉伸强度/MPa

GB/T528

拉断伸长率

撕裂强度N/mmGB/T529

耦合液浸泡后硬度变化/ShoreA

常温浸泡72h，满足GB/T1690

耦合液浸泡后拉伸强度变化率

GB/T528

耦合液浸泡后拉伸伸长率变化率见表一

热老化后硬度变化/ShoreA

70℃，72小时，满足GB/T3512

热老化后拉伸强度变化率

GB/T528

热老化后拉伸伸长率变化率

耐紫外老化后硬度变化/ShoreA

波长340nm，辐照量0.7，50℃，240h，满足GB/T16585

耐紫外老化后拉伸强度变化率

GB/T528

拉伸强度变化率拉伸伸长率变化率

刺破强度/NTB/T3360.1

m)常温条件下，采用精度不低于0.1kg的称重设备，分别对探轮进行4次称重，取算

数平均值作为总重。称重结果满足5.1.2.1要求。

n)衰减器按JB／T10061—1999的4.1规定进行检验，检验结果应满足5.1.2.1要求。

o)探轮搭载行走平台进行标定性实验，以15km/h的速度，分别连续20次不间断的

检测标定线，通过检测软件以及数据回放软件观察检测伤损能力与检测功能。应满

足5.1.2.1要求。标定试块标准详见《T/URTI0010-2020无损检测轨道交通双轨探

伤设备标定试块》。

p)观察探头外观、探头连线、接头等，观测结果应满足5.1.2.1要求。

一些国际标准对超声检测系统完整性检验提出的强制性要求，本标准依据这些国际标准

对基材和自动超声检测之间部分作相关规定，并结合我国超声检测制造和使用的实际情况制

定。在符合工业生产适用性的前提下，尽量降低各项要求、简化方法过程，从而达到降低生

产成本的目的。针对高风险部件或技术，针对性的加强产品无损检测质量，提高系统整体可

靠性，将确保产品20年工作运行起到了应有的作用。

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6、与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标