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文档简介
钢轨母材探伤钢轨探伤仪、探头及原理1钢轨超声波探伤2探伤仪的标定3目录01PARTONE钢轨探伤仪、探头及原理一、钢轨探伤仪、探头及原理仪器的作用:超声波探伤仪是超声波探伤的主体设备,它的作用是产生电振荡并加于换能器(探头)上,激励探头发射超声波,同时将探头送回的电信号进行放大,通过一定方式显示出来,从而得到被探工件内部有无缺陷及缺陷位置和大小等信息。钢轨探伤仪属于多通道探伤仪;这种仪器由多个或多对探头同时工作,每一通道相当于一台单通道探伤仪,各通道独立扫查工作。目前我公司使用的路轨探伤仪器基本上为GTS-11型数字探伤仪,具备九个通道同时检测探伤功能。二、仪器原理钢轨探伤仪通过产生发射电脉冲,将电脉冲作用于探头,探头将电脉冲转化为超声波脉冲,进行探伤扫查。探头对于接收到的各种超声信号转化为电脉冲,接仪器将接收到的电脉冲通过各种电路进行处理后通过显示屏进行显示。具有探头自动检测功能,行进(探伤)作业中如果超声波探头发生故障,可在3米内发出提示报警。带有GPS缺陷定位功能。二、仪器原理具有全程自动记录探伤数据功能(作业路线、探伤速度、时间、报警情况、灵敏度等),每天形成一个独立的文件,可连续记录保存60天的探伤数据。配套微机播放软件。探伤作业记录的数据可以通过播放软件进行连续播放和分析。并可以对探伤仪探头的耦合进行全程评价。境适应性好,可以在-30~50℃温度环境下工作。具有全防雨结构。单显数显功能二、仪器原理超声波A型脉冲和B型图像同屏、同步、分区显示。具有A型脉冲显示、B型图像显示两个区域和两个参数区。A型脉冲显示区
二、仪器原理B型显示:能够显示被检工件的横截面图像,指示反射体的大致尺寸及相对位置的显示方法。二、仪器原理显图形与伤损的对应二、仪器原理显图形与伤损的对应二、仪器原理仪器探头配置GCT-11C型探伤仪探头有9个探测通道,其中:0°通道一个;37°通道两个(前37°、37°);70°通道六个(前70°、后70°、前内70°、前外70°、后内70°、后外70°),这六个探头可以完整覆盖整个轨头。超声波探头是进行超声波探伤不可缺少的器件之一,它承担发射或接收超声波的任务,实现声能与电能的相互转换,故又称换能器。三、超声波探头的分类、作用和特点接触式探头直接接触工件表面进行检测的探头称为接触式探头。该类探头种类较多,有纵波直探头、纵波斜探头、横波斜探头、表面波探头,兰姆波探头及可变角探头等。探头的作用和特点三、超声波探头的分类、作用和特点纵波直探头探头发射垂直于探测面传播的纵波进行检测。主要用于检测与检测面平行或近似平行的缺陌,如板材、锻件检测等。纵波直探头的主要参数是频率和晶片尺寸。钢轨探伤中主要用于探测焊缝缺陷。除按频率和晶片尺寸划分系列外还按不同频率响应(频谱)分为宽频探头和窄频探头,前者灵敏度高,后者分辨率高。3.纵波斜探头入射角为αL<αI,利用小角度的纵波进行缺陷检测,或在横波衰减过大的情况下,利用纵波穿透能力强的特点进行纵波斜入射检测,使用时应注意工件中同时存在的横波的干扰。探头的作用和特点探头的基本结构探头的基本结构和主要部件三、超声波探头的分类、作用和特点压电晶片阻尼块保护膜连接线斜锲块三、超声波探头的分类、作用和特点延迟块隔声层探头主要部件的作用02PARTTWO钢轨超声波探伤钢轨伤损从超声波钢轨探伤专业上可分为五大类。钢轨核伤钢轨接头伤损钢轨纵向水平和垂直裂纹钢轨轨底裂纹钢轨焊缝缺陷一、钢轨伤损产生原因及分布情况二、探伤区域的划分掌握钢轨探伤,必须了解各探头在钢轨正视图探伤检查区域。钢轨探伤分三个区域,Ⅰ区为70°探头检查范围、Ⅱ区为37°、0°探头检查范围,Ⅲ区为检测盲区(如图)。70°探头采用横波在钢轨轨头内进行反射式探伤,主要检测轨头核伤和焊缝轨头的夹碴、气孔和裂纹等。70°角度指的是超声波入射进入钢轨时,与钢轨轨面处法线的夹角,即是入射到钢中折射后的角度。直70°探头指的是探头的入射方向与钢轨纵向轴线平行。斜70°探头指的是探头入射方向与钢轨纵向轴线呈一定偏角(14度至20度),利用钢轨中横波经轨鄂反射来扩大扫查范围(如图)。三、70°探头探伤原理一次波指的是超声波在未被轨头下颚反射之前,由伤损或轨端断面反射的回波(如图2.2-7)声束0-1。二次波指的是超声波经轨头下颚反射后,尚未被轨面反射之前,由伤损或轨端断面反射的回波(图2.2-7)声束1-2。直70°探头的扫查范围。三、70°探头探伤原理三、70°探头探伤原理6.探头扫查声束覆盖范围7.轨端回波显示两个偏角加一个无偏角70°探头声束覆盖范围示意图核伤回波显示70°探头属反射式探伤法,探伤中无伤损存在时,一般不会有回波显示,当遇有伤损,且反射回波能被探头接收时,荧光屏显示伤波并报警,探伤人员可根据回波显示特点,大约确认伤损存在的位置和大小。三、70°探头探伤原理非核伤回波识别70°探头在探伤中,会受到轨道结构或其它因素的影响,而产生许多非核伤及非伤损的出波显示,造成探伤人员判断困难,需要仔细分辨。主要有发下几类:三、70°探头探伤原理剥离层多次反射波鱼鳞剥离反射波剥落掉块波轨面擦伤波侧面锯齿波颚部锈蚀波夹板卡损波螺孔反射波夹板内螺孔反射焊筋轮廓波三、70°探头探伤原理
70°试块校对探伤灵敏度斜70°探头灵敏度调节:将70°探头置于GTS-60加长试块上,确保耦合良好,探头与钢轨纵向成14°至20°夾角,前后移动探头,使轨头φ4*20的平底孔二次反射回波最高为满幅的80%,在释放6dB为探伤灵敏度。现场探伤作业在不出杂波的情况下,尽可能提高探伤灵敏度。直70°探头灵敏度调节:将直70°探头对准GTS-60加长试块上,确保耦合良好,使φ3横通孔的反射回波最高为满幅的80%,在释放6dB为探伤灵敏度。现场探伤作业在不出杂波的情况下,尽可能提高探伤灵敏度。70°探测通道(A、B、C、D通道偏14~20°角)灵敏度标定直打70°探头探测通道(E、F通道)灵敏度标定三、70°探头探伤原理
螺孔裂纹产生的原因钢轨接头是线路的薄弱环节,车轮作用在钢轨接头上的最大惯性力要比其他部位大60%左右。钢轨接头的主要伤损是螺孔裂纹,其次是下颏裂纹和马鞍型磨耗等钻孔不当接头冲击力过大线路养护不良三、70°探头探伤原理37°探头(以往按入射角的大小称之为30°探头)属反射式探伤,其发射的超声波从轨头以折射角37°方向传播到轨底。主要探测轨腰投影范围的螺孔裂纹、斜裂纹和特殊部位水平裂纹,以及轨底横向裂纹。37°探头探测区域四、螺孔裂纹的认识螺孔裂纹主要分不同趋向的斜裂纹和水平裂纹伤损37°探头探测钢轨接头第一孔至轨端间,因钢轨类型、螺孔位置和轨面状的影响,以及钢轨端面、顶角、颚部、腰部等反射作用,会产生很多固有回波,容易与第一螺孔裂纹或轨端裂纹混淆。现以前37°探头探测60kg/m轨接头回波的显示规律为例,说明各种回波规律。后37°探头回波规律与前37°探头相反。五、第一螺孔至轨端部回波五、第一螺孔至轨端部回波裂纹波显示规律螺孔水平裂纹
一孔向轨端向下(或水平)裂纹轨底横向裂纹产生部位探头轨底横向裂纹回波显示六、37°探头探伤接头两端1孔裂纹检查探头表六、37°探头探伤
37°探头灵敏度调节:将一个探测通道的37°探头对准GTS-60加长试块第2孔3mm37°上斜裂纹,前后推动仪器使螺孔回波和上斜裂纹回波等高,调整该通道灵敏度使回波高度达到满幅的80%。在释放2至6dB,用同样的方法调另外一个通道(现场探伤在不出杂波的情况下,尽量提高探伤灵敏度)。37°探测通道灵敏度标定37°试块校对探伤灵敏度七、0°探头的探伤0°探头放置钢轨顶面中心,发射声束从轨面至轨底,能探测的区域为轨腰投影范围内。它具有穿透和反射两种探伤功能:穿透式探伤时,由一个晶片发射的纵波从轨头经轨腰到轨底,被轨底面反射后,由另一个晶片接收,为使轨底波不报警,仪器均用反报警小方门罩住轨底波,如果钢轨内有纵向裂纹和斜裂纹,超声波在传播过程中改变方向,使探头接收不到轨底反射波而产生失底波报警现象;反射式探伤时,当遇有水平裂纹,超声波在裂纹面上反射并被探头接收,荧光屏上显示回波并产生报警。根据水平裂纹距轨面的深度,在基线上显示水平裂纹回波。所以,0°探头能探测轨头至轨底间的水平、纵向和斜裂纹功能。七、0°探头的探伤钢轨轨腰投影范围内无裂纹时,探头发射的超声波在轨底上产生反射,A型显示的荧光屏对应基线刻度(50kg/m轨6.0左右、60kg/m轨7.0左右)。当探头检测有螺孔部位,则螺孔波和轨底波会发生交替显示过程:a轨底波→b轨底波和螺孔波→c螺孔波→d螺孔波和轨底波→e轨底波。探头移过螺孔时显示过程七、0°探头的探伤裂纹波显示规律水平裂纹回波显示单侧水平裂纹回波显示螺孔单侧水平裂纹显示横向倾斜的水平裂纹七、0°探头的探伤裂纹波显示规律异常螺孔回波迟到波0°探头灵敏度调节:将0°探头推至G
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