4-70°探頭探傷(初級(jí))

1、70探頭鋼軌探傷 采用橫波在鋼軌軌頭內(nèi)進(jìn)行反射式探傷，主要探測(cè)軌頭核傷和鋼軌焊縫軌頭的夾碴、氣孔和裂紋等。70探頭的作用一偏角掃查 為了一次性檢查較大范圍軌頭內(nèi)、外側(cè)傷損，采用70探頭置軌面與鋼軌縱向呈一定的偏角掃查，使入射鋼軌中的橫波經(jīng)軌顎反射來擴(kuò)大掃查范圍。一、聲波的傳播途徑 2二次波 超聲波經(jīng)軌頭下顎反射后，尚未被軌頂面反射之前，由傷損或軌端斷面反射的回波，圖1聲束12段。 1一次波 探頭發(fā)射的超聲波在未被軌頭下顎反射之前，由傷損或軌端斷面反射的回波，圖1聲束01段。圖1 偏角放置70探頭聲波在軌頭內(nèi)的走向二無偏角掃查 為了有效檢測(cè)軌頭中心區(qū)域的橫向裂紋，采用70探頭置軌面中心，聲束方向

2、與鋼軌縱向平行，入射鋼軌中的聲波由軌面向軌頭三角區(qū)傳播圖2，有利于發(fā)現(xiàn)鋼軌軌頭中心區(qū)域橫向裂紋。圖2 無偏角放置70探頭聲波在軌頭內(nèi)的走向二、軌端回波顯示一A型顯示的偏角掃查 當(dāng)70探頭入射點(diǎn)距軌端60kg/m軌216mm左右圖3a，熒光屏刻度9.2左右儀器標(biāo)定為橫波聲程1：2.5，將顯示軌端頂角反射波；隨著探頭向軌端移動(dòng)，由位置0移至位置1，回波由刻度9.2向5.0移動(dòng)圖3b，這時(shí)二次波由軌端頂角向軌顎方向移動(dòng)，同時(shí)，在熒光屏刻度4.8處顯示軌顎底角波圖3c，探頭位置距軌端108mm左右，繼續(xù)前移，二次回波波幅下降，一次回波波幅上升圖3d，并隨著探頭從位置1移向位置2，一次回波由刻度4.6向

3、1.0處移動(dòng)圖3e。圖3 偏角70探頭軌頭端面回波A型顯示過程：60 kg/m軌、軌顎面中心距軌頂面約為39.5mm、折射角70、標(biāo)定比例1:2.5，二次波：F=39.5cos702259.24，聲稱調(diào)節(jié)儀器。 1上述是70探頭發(fā)射方向和探頭移動(dòng)方向相同的顯示過程，由于鋼軌探傷儀上還裝有向后發(fā)射的70探頭，即探頭移動(dòng)方向與發(fā)射方向相反，因此，該探頭軌端斷面回波顯示正好與上述過程相反，回波從刻度值小向刻度值大的方向移動(dòng)，先顯示一次回波，再顯示二次回波。2鋼軌探傷儀為提高二次波探傷靈敏度，接70探頭的通道，接收放大電路中采取遠(yuǎn)距離補(bǔ)償方式，加上二次波是經(jīng)軌顎反射，受聲束擴(kuò)散、軌頭側(cè)面和頂面的影響，

4、二次波在軌頭內(nèi)的反射較復(fù)雜，呈多支波交替顯示現(xiàn)象；另外，為防止近區(qū)雜波而產(chǎn)生頻繁報(bào)警，在接收電路中又采取近區(qū)抑制方式，使一次回波移不到0刻度。這些均屬于正?，F(xiàn)象，切勿為追求一次回波位移到0刻度或二次回波單支波顯示，而采取提高或降低探傷靈敏度，這樣不利于鋼軌探傷。 二A型顯示的無偏角掃查當(dāng)無偏角70探頭入射點(diǎn)距軌端60kg/m軌140mm左右圖4a，熒光屏刻度10.0儀器標(biāo)定為橫波聲程1：1.5，顯示軌端反射波；隨著探頭向軌端移動(dòng)，探頭距軌端距離越來越小，回波由刻度大向刻度小移動(dòng)圖4b，它的顯示特點(diǎn)與偏角70探頭端面回波顯示不同，只有一次波，無二次波。圖4 直70探頭軌頭端面回波A型顯示過程三B

5、型顯示B型顯示與A型顯示不同，某處反射回波，在屏幕上只以一個(gè)點(diǎn)表示回波的空間位置。當(dāng)70探頭入射點(diǎn)距軌端60kg/m軌216mm左右，熒光屏軌顎線下開始出現(xiàn)回波反射點(diǎn)圖5a，由于二次回波反射，聲程大于一次波，折算出的深度大于軌顎厚度，因此顯示回波的“點(diǎn)出現(xiàn)在軌顎線下部；隨著探頭向軌端移動(dòng)，探頭由位置0接近位置1，回波聲程越來越小，B型顯示回波點(diǎn)向上延伸接近軌顎線圖5b；探頭移過位置1時(shí)，回波顯示圖會(huì)出現(xiàn)繼續(xù)向上延伸和在軌顎線上同時(shí)出現(xiàn)回波顯示點(diǎn)，這是一、二次波交替中出現(xiàn)的現(xiàn)象圖5c；當(dāng)探頭移至軌端上，回波顯示點(diǎn)接近軌面線圖5e。圖5 70探頭軌頭端面回波B型顯示過程三、聲束覆蓋范圍了解和掌握聲

6、束覆蓋范圍，對(duì)實(shí)際探傷中波形分析有很大幫助。目前，鋼軌探傷儀的探傷工藝一般都采用70探頭在軌面偏角和無偏角兩種掃查方式，偏角掃查是利用軌顎反射作用，擴(kuò)展掃查范圍；無偏角掃查是為彌補(bǔ)偏角掃查未檢測(cè)的區(qū)域。 一偏角掃查聲束覆蓋范圍1一次波聲束覆蓋范圍約占軌頭總面積約20%圖6a，實(shí)際掃查面積大小與探頭偏角、位置和探傷靈敏度等有關(guān)。2二次波聲束覆蓋范圍約占軌頭總面積約45%圖6b。3同時(shí)用兩個(gè)70探頭，一個(gè)檢查軌頭內(nèi)側(cè)，另一個(gè)檢查軌頭外側(cè)，由于探頭偏角的因素，在軌頭中下部仍存在一個(gè)“盲區(qū)圖6c。圖6 偏角70探頭聲束覆蓋范圍示意圖聲束覆蓋范圍的檢驗(yàn)方法是在軌端不同位置上向內(nèi)縱向鉆平底孔圖7，模擬不同

7、位置的核傷，按正常探傷方法對(duì)每一個(gè)平底孔進(jìn)行探測(cè)，并記錄回波位移情況表1。從表中可以看出，軌頭中部檢測(cè)靈敏度比較低，正常探傷靈敏度下，10、15、20號(hào)孔無回波，如傷損處于該區(qū)域是無法檢測(cè)出；9、14、18、19、21、22號(hào)孔只有一次回波，說明70探頭偏角掃查，對(duì)軌頭側(cè)面靈敏度較高，對(duì)軌頭中部檢測(cè)困難，因此，采用70探頭偏角掃查，軌頭中部存在一定的“盲區(qū)，必須使用無偏角70探頭來彌補(bǔ)。圖7 平底孔試塊孔位示意表1 平底孔回波顯示記錄孔號(hào)回波位移孔號(hào)回波位移孔號(hào)回波位移孔號(hào)回波位移孔號(hào)回波位移16.37.726.08.436.48.640.91.18.59.257.77.865.56.575.

8、86.681.21.57.27.691.11.810114.65.8122.22.75.26.0131.82.57.27.4142.02.315163.44.44.55.1173.03.64.65.7182.43.4192.22.620213.14.4223.44.4二無偏角掃查聲束覆蓋范圍根據(jù)晶片寬度和聲束擴(kuò)散特性，無偏角70探頭的聲束覆蓋范圍約為軌頭總面積的20%圖8，從圖中可知對(duì)，主要探測(cè)軌頭中部。圖9 無偏角70探頭聲束覆蓋范圍示意圖圖9 兩個(gè)偏角加一個(gè)無偏角70探頭聲束覆蓋范圍示意圖根據(jù)兩個(gè)偏角70探頭聲束覆蓋范圍圖9a，再增加一個(gè)無偏角70探頭探測(cè)，三個(gè)70探頭同時(shí)使用，聲束可覆蓋

9、整個(gè)軌頭范圍，滿足軌頭全面掃查的目的圖9b。四、核傷回波顯示70探頭屬反射式探傷法，探傷中無傷損存在時(shí)，一般不會(huì)有回波顯示，當(dāng)遇有傷損，且反射回波能被探頭接收時(shí)，熒光屏顯示傷波并報(bào)警，探傷人員可根據(jù)回波顯示特點(diǎn)，大約確認(rèn)傷損存在的位置和大小。一規(guī)那么核傷的顯示規(guī)那么核傷是指核傷反射面與鋼軌縱向根本垂直。 1偏角檢測(cè)核傷回波顯示核傷位于軌顎附近 由于傷損存在于一、二次波掃查區(qū)，且接近軌顎，因此，A型顯示在熒光屏刻度5.0左右，一、二次回波連續(xù)顯示圖10a；B型顯示有軌顎線附近，且傷波圖形較長(zhǎng)。核傷位于軌頭上方 一、二次波掃查區(qū)，A型顯示回波在熒光屏掃描線上分兩次顯示，兩次顯示越靠近掃描線兩端，那

10、么核傷距軌面越近圖10 b；B型顯示在軌面線附近和離軌顎線較遠(yuǎn)的下方。核傷位于軌頭一側(cè)上角 處于二次波掃查區(qū)內(nèi)，A型顯示回波顯示于熒光屏刻度5.0以后，回波位置刻度越大，核傷距軌面越近圖10c；B型顯示傷損圖形在軌顎線下方，離軌顎線距離越大，核傷越靠近軌面。圖10 偏角探測(cè)核傷的位置和回波顯示規(guī)那么核傷回波顯示規(guī)律一般具有傷損垂直高度越大，A型顯示回波位移越大、B型顯示傷損圖形越長(zhǎng)的特點(diǎn)；傷損位于一、二次重疊掃查區(qū)時(shí)，那么A型顯示一、二次波都有，B型顯示在同一垂線附近出現(xiàn)兩個(gè)傷損圖形；假設(shè)核傷處于一次波掃查范圍之外，那么A型顯示僅有二次波顯示，B型顯示在軌顎線下方僅有一個(gè)傷損圖形；如果核傷直徑

11、已經(jīng)很大，那么A型顯示傷波近似與軌端回波，B型顯示較長(zhǎng)的傷損圖形從軌顎線下方至軌面線附近。2無偏角檢測(cè)核傷回波顯示核傷的位置與回波顯示刻度相對(duì)應(yīng)圖11，傷損越淺，A型顯示回波位置靠近起點(diǎn)，B型顯示靠近軌面線，反之，傷損越深，A型顯示回波位置靠近基線后端，B型顯示靠近軌顎線。圖11 無偏角探測(cè)核傷位置和回波顯示二傾斜核傷的顯示由于疲勞源的傾斜，以及雙線地段列車單向運(yùn)行或單線地段上、下行列車運(yùn)量懸殊，使核傷早期呈傾斜性開展，給核傷檢查帶來難度。由于核傷傾斜后，傷損回波途徑發(fā)生改變，傷損回波的顯示規(guī)律與規(guī)那么性核傷不相同，認(rèn)識(shí)傾斜性核傷回波顯示規(guī)律，對(duì)波形分析、防止核傷漏檢有益。1偏角檢測(cè)傾斜核傷回

12、波特點(diǎn)核傷位于軌顎附近 雖然傷損存在于一、二次波掃查區(qū)，當(dāng)探頭接收不到二次波時(shí)圖12a，A型顯示回波在5.0之前，B型顯示在軌顎線之上；當(dāng)探頭接收不到一次波時(shí)圖12b，A型顯示回波在5.0之后，B型顯示在軌顎線之下。圖12 偏角檢測(cè)傾斜核傷位置和回波顯示核傷位于軌頭上方 雖然在一、二次波掃查區(qū)內(nèi)，由于核傷傾斜后，使一次回波探頭無法接收到圖13a，從波形顯示上會(huì)誤以為核傷位于內(nèi)側(cè)上角處；當(dāng)二次波探頭無法接收到圖13b，會(huì)誤以為核傷位于軌頭中心處。圖13 偏角檢測(cè)傾斜核傷位置和回波顯示核傷位于軌頭一側(cè)上角 雖然核傷在二次波掃查區(qū)內(nèi)，因核傷傾斜后，當(dāng)核傷反射面正好與二次波正交時(shí)圖14a，會(huì)有回波顯示

13、；當(dāng)核傷與二次波的入射角過大圖14b，回波無法被探頭接收，會(huì)造成漏檢，這一漏檢往往在不知不覺中發(fā)生。為防止傾斜性核傷漏檢，最有效的方法是增加探頭圖14c，從另一側(cè)檢查，或定期調(diào)換70探頭的發(fā)射方向，即原來一個(gè)探頭向前向內(nèi)，另一個(gè)探頭向后向外，調(diào)整為一個(gè)探頭向前向外，另一個(gè)探頭向后向內(nèi)，以便提高核傷檢出的可靠性。圖14 偏角檢測(cè)傾斜核傷位置和回波顯示2無偏角檢測(cè)傾斜核傷回波特點(diǎn)當(dāng)傾斜核傷與聲束正交時(shí)圖15a，在儀器顯示屏上會(huì)出現(xiàn)核傷波A顯示或圖B顯示；當(dāng)傾斜核傷與聲束不正交時(shí)圖15b，雖然核傷處于聲波掃查范圍之內(nèi)，因核傷回波無法返回到探頭中，熒光屏上無傷波顯示，為防止傾斜性核傷漏檢，應(yīng)采取增加探

14、頭或調(diào)向檢查的方式彌補(bǔ)圖15C。圖15 偏角檢測(cè)傾斜核傷位置和回波顯示五、非核傷回波識(shí)別一剝離層屢次反射波鋼軌制造和淬火不良，產(chǎn)生軌頭表層剝離，形成不規(guī)那么的薄層圖16。超聲波在薄層中屢次反射后被探頭接收，A型顯示的熒光屏一次波范圍會(huì)出現(xiàn)單支或多支回波同時(shí)顯示的現(xiàn)象；B型顯示軌面線附近會(huì)有不規(guī)那么的、密集分布的點(diǎn)，同時(shí)會(huì)在軌底線上顯示0探頭的失波。圖16 剝離層屢次反射波 該類傷損可根據(jù)回波和探頭位置對(duì)應(yīng)關(guān)系來進(jìn)行識(shí)別，如果探頭入射點(diǎn)在剝離層上或是回波定位正好在裂口上，那么屬剝離層回波。但剝離層末端很容易產(chǎn)生核傷，如遇回波定位在剝離層末端，那么很可能已經(jīng)形成核傷。二魚鱗剝離反射波由于鋼軌接觸疲

15、勞強(qiáng)度缺乏，曲線上股或局部直線地段形成魚鱗狀剝離圖17。向軌頭內(nèi)側(cè)發(fā)射的通道，A型顯示的熒光屏刻度7.58.5間會(huì)出現(xiàn)有規(guī)律、連續(xù)、循環(huán)出現(xiàn)回波顯示由于軌頭磨耗、探頭位置不同和儀器探測(cè)范圍校正誤差，回波位置會(huì)有所不同；B型顯示軌顎線下會(huì)形成連續(xù)圖形，且離軌顎線較遠(yuǎn)。探測(cè)中應(yīng)慢走細(xì)看，重點(diǎn)注意波幅強(qiáng)、位移大和二次波靠近5.5刻度的回波，因?yàn)轸~鱗剝離末端很容易產(chǎn)生核傷。圖17 魚鱗剝離反射波三剝落掉塊波軌頭側(cè)面肥邊或曲線內(nèi)側(cè)剝落掉塊，形成一定的反射面，引起超聲波的反射圖18。剝落掉塊向軌頭中心擴(kuò)展，有時(shí)一、二次波都會(huì)顯示，很像核傷回波，可用校對(duì)方法區(qū)別。由于飛邊易產(chǎn)生應(yīng)力集中點(diǎn)而形成核傷或剝落嚴(yán)重

16、會(huì)向軌頭內(nèi)裂，所以對(duì)這種異常反響，要認(rèn)真細(xì)查。圖18 剝落掉塊波四軌面擦傷波機(jī)車空轉(zhuǎn)或制動(dòng)過程中，輪軌間劇烈摩擦，使鋼軌外表擦傷，后形成網(wǎng)狀碎裂，在探傷中呈不規(guī)那么回波顯示，類似剝落掉塊回波，但波幅弱一些。擦傷波碎裂程度不同回波顯示也不同，靠近刻度零點(diǎn)顯示不規(guī)那么的跳躍波或移動(dòng)很短的回波，那么擦傷的深度很淺。當(dāng)一次或二次波范圍內(nèi)有回波顯示，一般擦傷較深或存在“鍋底、“月牙型損傷，這時(shí)應(yīng)把儀器調(diào)向復(fù)查或進(jìn)行校對(duì)，防止擦傷引發(fā)的核傷漏檢。圖19 側(cè)面鋸齒波五側(cè)面鋸齒波液壓勻縫器進(jìn)行拉軌作業(yè)地段，由于勻縫器卡鉗的卡齒作用，使鋼軌接頭軌頭側(cè)面呈斜條狀齒痕圖19。探傷中二次波在齒痕上產(chǎn)生反射，A型顯示的

17、熒光屏刻度6.0左右顯示連續(xù)、位移短、重復(fù)的回波；B型顯示在軌顎線下出現(xiàn)等距離圖形，可根據(jù)外觀和波形顯示來區(qū)別。 六顎部銹蝕波軌頭顎部銹蝕嚴(yán)重時(shí)，較深的銹損坑使超聲波產(chǎn)生反射。會(huì)出現(xiàn)間斷而短促的報(bào)警聲，在熒光屏一、二次波交替處，顯示沒有移動(dòng)的跳躍波圖20。用砂紙打磨鋼軌顎部，跳躍波會(huì)減弱或消失。為防止連續(xù)報(bào)警而干擾探傷，可翻開“位移報(bào)警功能有些鋼軌探傷儀具備此功能，實(shí)現(xiàn)位移小的回波不報(bào)警。 圖20 顎部銹蝕波 七夾板卡損波鋼軌接頭連接件夾板端頭與鋼軌長(zhǎng)期摩擦，形成一定深度的摩損臺(tái)階圖21，探傷中會(huì)產(chǎn)生回波。探頭入射點(diǎn)距夾板60 kg/m軌108 mm左右時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警聲，并在熒光屏一、二次波交替

18、處顯示波幅穩(wěn)定的單支回波。通過目視或探頭調(diào)向校對(duì)鑒別，要注意卡損處向內(nèi)開展的橫向裂紋。 圖21 夾板卡損波 八螺孔反射波探傷中遇鋼軌磨耗嚴(yán)重、探頭偏角和位置不當(dāng)?shù)?，使入射軌頭內(nèi)聲束方向變化，局部聲波射入螺孔上產(chǎn)生回波。探頭距螺孔210 mm左右，A型顯示的熒光屏刻度9.0左右顯示螺孔反射波圖22；B型顯示有軌顎線下出現(xiàn)斜線的圖形?？梢酝ㄟ^測(cè)量探頭與螺孔間的距離，調(diào)節(jié)探頭的橫向位置，使螺孔反射波消失。圖22 螺孔反射波九夾板內(nèi)螺孔反射波遇接頭夾板與鋼軌顎部密貼，水滲入到密貼的界面處，超聲波透過水耦合，入射夾板螺孔上圖23，在熒光屏刻度9.0左右顯示螺孔反射波，一般在接頭第2螺孔上會(huì)產(chǎn)生這一現(xiàn)象，

19、可以通過松開接頭螺栓，使夾板與鋼軌別離，破壞透聲途徑進(jìn)行判別。由于這種透聲現(xiàn)象，在探傷中也會(huì)出現(xiàn)夾板內(nèi)的橫向裂紋產(chǎn)生類似軌頭核傷的回波，遇接頭區(qū)明顯核傷回波而校對(duì)不到時(shí)，很可能是夾板內(nèi)有裂紋。圖23 夾板內(nèi)螺孔反射波十焊筋輪廓波無縫線路鋼軌焊縫，軌頭下顎都存在一個(gè)凸起的焊筋，探傷中一般都會(huì)產(chǎn)生回波。焊筋輪廓波在熒光屏刻度4.5左右顯示圖24，由于焊筋幾何形狀不一，回波顯示的位移和強(qiáng)弱略有差異，鋁焊接頭回波強(qiáng)，氣焊接頭回波弱。要注意回波位移長(zhǎng)、波幅強(qiáng)和多支回波同時(shí)顯示的回波分析，防止焊縫內(nèi)缺陷的漏檢。圖24 焊筋輪廓波非核傷回波在不同儀器調(diào)節(jié)和軌型探測(cè)時(shí)，回波位置和位移略有差異，但根本規(guī)律相似。

20、可以通過目視軌面狀態(tài)、確定反射點(diǎn)位置、70探頭校對(duì)、調(diào)整探頭位置和方向等方法區(qū)別核傷真假，要重視異常波形的分析，防止回波顯示相似的核傷漏檢。六、探傷本卷須知一重視現(xiàn)場(chǎng)探傷靈敏度調(diào)節(jié)和修正上道檢測(cè)前做好現(xiàn)場(chǎng)探傷靈敏度調(diào)節(jié)，無雜波的情況下，盡可能提高探傷靈敏度，確保軌頭小核傷及時(shí)發(fā)現(xiàn)；當(dāng)軌面、軌顎銹損嚴(yán)重時(shí)，及時(shí)提高增益，保證鋼軌不良地段軌頭核傷及時(shí)檢出。二防止接頭1m區(qū)域核傷的漏檢其一，鋼軌接縫二端各1m區(qū)域是核傷的多發(fā)處，應(yīng)加強(qiáng)該區(qū)域核傷檢查；其二，儀器進(jìn)入這一區(qū)域，正好37探頭射及螺孔或?qū)Ь€孔圖25，螺孔反射回波引起的報(bào)警干擾了核傷回波的報(bào)警；其三，進(jìn)入接頭區(qū)域探傷人員的注意力都集中在三、四

21、通道，觀察螺孔裂紋回波的顯示，無視了一、二通道的顯示和報(bào)警，很容易導(dǎo)致核傷的漏檢。使用B型顯示鋼軌探傷儀時(shí)，傷損圖形在熒光屏上顯示時(shí)間較長(zhǎng)，該問題容易防止發(fā)生，但仍需慢走細(xì)看，認(rèn)真分析儀器顯示的回波圖形。圖25 接頭區(qū)域核傷探測(cè)的干擾三根據(jù)核傷存在規(guī)律綜合判傷在探傷中每個(gè)探傷人員應(yīng)注意傷損規(guī)律的分析，根據(jù)傷損存在的部位、趨向，合理設(shè)置探頭聲束發(fā)射方向和組合排列形式，采取多種方式檢查判斷。對(duì)于焊補(bǔ)層下的核傷檢測(cè)，因核源多數(shù)在焊補(bǔ)層下方最深點(diǎn)，由剩余裂紋開展形成，應(yīng)注意70探頭的二次波探傷，同時(shí)結(jié)合0探頭檢查焊補(bǔ)層有否脫離。大運(yùn)量區(qū)段曲線上股的魚鱗傷，其特征存在縱、橫兩個(gè)面的傾斜圖26，在復(fù)線區(qū)段儀器迎著列車方向推行時(shí)，應(yīng)設(shè)置一個(gè)朝后向內(nèi)發(fā)射的70探頭，有利于對(duì)魚鱗破損引起核傷的探測(cè)。 圖26 魚鱗傷特征復(fù)線區(qū)段由于列車單向運(yùn)行，鋼軌頭部核傷縱向常帶有一定傾斜角度。焊補(bǔ)、擦傷及剝離等缺陷下核傷大多數(shù)都產(chǎn)生在軌面中心淬火層以下，距離鋼軌軌外表約69mm左右，距離外表缺陷兩端假設(shè)1520mm左右，且核傷開展的傾斜方向都是與列車的運(yùn)行方向一致突發(fā)性橫向裂紋除外；與鋼軌軌面夾角大多在1025左右，與鋼軌截面夾角大多在04度左右。對(duì)于這類核