《无损检测 轨道交通双轨探伤设备 标定试块-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。

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。

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②产品主要用途及质量情况

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。

钢轨模拟表面裂纹试块是采用两根长度3.125米的60轨焊接组合而成，

总长6.25米。整根钢轨上共加工6组不同类型的模拟裂纹。人工伤损的宽度

根据实际加工能力应尽量窄。且各人工伤损之间的间隔（间隔指的是两个伤损

之间的最近水平距离）都为100mm。每组裂纹缺陷的间隔最少为300mm。详见：

附件(一)图纸。

不同深度的裂纹

与列车运行方向成45°角度，与水平面成30°角度，踏面发展长度5mm，

深度分别0.35mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.7mm、3.5mm、5.0mm。

不同长度的裂纹

与列车运行方向成45°角度，与水平面成30°角度，踏面发展长度分别

1mm、2mm、3m、5mm、10mm、15mm，深度2.7mm。

与列车运行方向成不同角度的裂纹

与列车运行方向分别成15°、30°、45°、60°、90°角度，与水平面成30°

角度，踏面发展长度5mm，深度2.7mm。

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与水平面成不同角度的裂纹

与列车运行方向成45°角度，与水平面分别成5°、10°、15°、30°、

45°、90°角度，踏面发展长度5mm，深度2.7mm。

不同埋藏深度的裂纹

与列车运行方向成90°角度，与水平面分别成90°角度，踏面发展长度

5mm，深度5mm。埋藏深度分别为0mm、1mm、2mm、3mm、5mm、7mm。

2）制修订标准的原则

（1）制修订标准的依据或理由

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钢轨表面伤损多出现在轨头表面处，范围广、早期危害相对较轻，但若不采

取有效措施控制，则会发展为近表面裂纹，将对轨距角造成严重损害。此外，在

钢轨的巡检和探伤作业中，表面伤损的存在会对传统的以超声波技术为主的内部

核伤的判别和鉴定造成严重干扰。

两种不同损伤程度擦伤实物图如下图所示。

（a）白层组织擦伤

（b）已形成掉块擦伤

图钢轨擦伤

高速铁路钢轨踏面隐伤已成为国内外钢轨滚动接触疲劳中的主要伤损形式

之一，容易出现在列车运行速度较高钢轨强度等级较高及列车加减速区段。隐伤

又称为钢轨踏面裂纹或踏面压溃，裂纹开口朝着轨头内顶角方向，当轮轨接触应

力与钢轨残余应力的叠加超出安定极限值时，因钢轨表层产生塑性流动，萌生表

面微裂纹。钢轨踏面隐伤是初始微裂纹在某种特定影响因素作用下扩展形成的，

钢轨踏面隐伤一旦形成，在轮轨力作用下会产生踏面椭圆形凹陷，同时伴有V

形裂纹，且裂纹随着轮轨作用力的叠加不断扩展，对轨道平顺性、高速列车运行

平稳性造成不利影响，严重时导致钢轨断裂，从而危及行车安全。钢轨隐伤实物

图如下图所示。

图2钢轨隐伤

（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。

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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。

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》，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。

•本标准规定了双轨探伤车钢轨内部超声波探伤方法，适用于钢轨母材内部

大面积伤损超声波探伤，包括内部核伤、轨底伤损、焊缝伤损状况的检验。

•本标准规定了双轨探伤车钢轨轨头表面电磁探伤方法，适用于钢轨母材顶

表面伤损电磁探伤，包括擦伤、掉块、鱼鳞伤状况的检验。

•本标准规定了双轨探伤设备的动力系统、安全防护措施、限界表准。

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•本标准的实施主体为海下油气田开采的产品等

•本标准发布后，有利于把握水下井口和采油树产品质量，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。

目前襄阳金鹰重型工程机械厂，已安装一段标定试块，如附件一所示。在其

安装地点，由中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所牵头，进行

了基于钢轨探伤车的钢轨母材浅表层缺陷综合检测试验。

综合检测钢轨探伤车暂定型号为GTC-80ⅡX钢轨探伤车样车，集成了超声

波、电磁、轨面高清成像、钢轨轮廓检测技术手段，整车及检测设备如下图所示。

图融合多种检测技术的综合检测钢轨探伤车

检出率结果为：电磁探伤检测系统的自动识别平均人工伤损检出率为

99.29%，不低于80%，；轨面高清探伤检测系统的自动识别平均人工伤损检出率

为100%，不低于80%；廓形检测系统检测到的廓形数据与平交道口廓形形状一致，

动态标定合格。

多系统同步试验结果为：通过对钢轨探伤车（GTC-80IIx型）超声波探伤系

统、电磁探伤系统、轨面高清检测系统和钢轨轮廓检测系统数据同步进行试验，

得出如下表所示结论：

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（1）超声波和电磁数据同步试验

22次检测中距离差值与平均距离差值的差均小于500mm，动态标定合格。

（2）钢轨轮廓数据同步试验

20次检测中道口处廓形信号和校准里程更新处信号的距离差均小于3m，动

态标定合格。

（3）轨面高清数据同步试验

22次检测中浅表层人工伤损轨一端接头处轨面高清信号和校准里程更新处

信号的距离差均小于3m，动态标定合格。

（4）超声波数据同步试验

22次检测中浅表层人工伤损轨一端接头处轨面高清信号和校准里程更新处

信号的距离差均小于3m，动态标定合格。

6、与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系。

本标准与我国的现行法律、法规和强制性国家标准没有冲突。

7、对征求意见及重大分歧意见的处理经过和依据。

本标准制定过程中，尚无出现未采纳的重大分歧意见。

8、标准水平建议，预期的社会经济效果。

采用新型镍基等高合金焊丝制做的新一代复合材料。它具有钢产品的高强韧

性和高耐磨性，可以反复修复多次，能使钢材料降低消耗，大幅降低成本。主要

用于冶金、采矿、机械、石油、电力等行业中大量使用的易磨损零件、工模具的

制造与修复。

堆焊层超声波探伤方法，在国内一直没有好的标准可参考，存在超声试块控

制和灵敏度设置不正确，以及超声检测方法不可靠，并且堆焊产品没有验收标准

等等，而国外标准规范已形成多年，非常成熟。如何确定产品堆焊质量，成为无

损检测领域重大课题。

本标准依据这些国际标准对基材和耐腐蚀合金堆焊之间交界面熔接的部分

作相关规定，并结合我国产品堆焊层制造和使用