《無損檢測 軌道交通雙軌探傷設備 標定試塊-編制說明》

一、標準編制說明內容

1、工作簡要過程，來源、主要參加單位和工作組成員等

依據(jù)中國鐵路總公司印發(fā)的《雙軌式鋼軌超聲波探傷儀暫行技術條件》

（TJ/GW157-2017）和參與的鐵路總公司重大課題項目《高鐵鋼軌淺表層缺陷快

速檢測關鍵技術研究及裝備研制》，國家科技部重大科學儀器開發(fā)專項《在役鋼

軌缺陷綜合檢測監(jiān)測設備開發(fā)與應用》，每年需對軌道交通雙軌探傷設備進行技

術狀態(tài)鑒定，軌道交通雙軌探傷采用動態(tài)標定方式，鋪設低速、高速試驗線，建

立由靜態(tài)到動態(tài)、低速到高速的探傷標定體系，保證檢測數(shù)據(jù)的精準，對軌道交

通雙軌探傷設備的技術發(fā)展及應用提供重要的指導作用。該項目的實施，不僅可

以促進我國探傷裝備產業(yè)的發(fā)展，同時對我國機械設備制造業(yè)及冶金、材料生產

的發(fā)展也具有十分重要的推動作用，對促進相關技術和產業(yè)進步，擴大社會就業(yè)，

產生積極的影響。

主要參加單位和工作組成員有：南京航空航天大學，王平、賈銀亮、李開宇、

石玉、姚恩濤；中鐵第四勘察設計院集團有限公司，耿明、許勇、何杰；中國鐵

道科學研究院，張玉華、熊龍輝、李培、鐘艷春；南京派光高速載運智慧感知研

究院有限公司，徐維磊、趙戰(zhàn)軍。

2、標準化對象簡要情況及制修訂標準的原則

1）標準化對象簡要情況

（1）產品標準

①產品主要品種、產量及生產廠家

目前，鐵路部門廣泛采用鋼軌探傷車對鋼軌進行周期性超聲波探

傷，朔黃鐵路公司自2013年引進鋼軌探傷車，最高檢測速度為80ｋｍ／

ｈ，實現(xiàn)了正線鋼軌快速檢測，具有安全、高效、連續(xù)及全天候的特點，

自運用以來累計檢出重傷400余處，在鋼軌防斷方面發(fā)揮了重大作用。

為此，朔黃鐵路公司通過改造、研發(fā)試驗裝置，制定探輪測試標準，建立

了一套完整的從探輪到系統(tǒng)、從靜態(tài)到動態(tài)的探傷車超聲檢測系統(tǒng)標定

體系，保證檢測數(shù)據(jù)的精準。

1

②產品主要用途及質量情況

鋼軌承受車輪傳來的壓力和沖擊載荷，服役過程中出現(xiàn)的傷損直接影響其機

械結構性能和使用壽命。傷損在發(fā)展過程中，將對鋼軌不同位置造成威脅。按照

發(fā)生的位置，可以劃分成鋼軌表面疲勞和應力集中、鋼軌表面裂紋損傷、鋼軌內

部核傷、鋼軌軌顎損傷、鋼軌螺孔損傷和軌底損傷。地鐵鐵路鋼軌表面的傷損，

主要表現(xiàn)為鋼軌表面材料組織結構變化和疲勞、擦傷、波磨、軌頭表面及近表面

裂紋、剝離掉塊、踏面壓潰等。

鋼軌模擬表面裂紋試塊是采用兩根長度3.125米的60軌焊接組合而成，

總長6.25米。整根鋼軌上共加工6組不同類型的模擬裂紋。人工傷損的寬度

根據(jù)實際加工能力應盡量窄。且各人工傷損之間的間隔（間隔指的是兩個傷損

之間的最近水平距離）都為100mm。每組裂紋缺陷的間隔最少為300mm。詳見：

附件(一)圖紙。

不同深度的裂紋

與列車運行方向成45°角度，與水平面成30°角度，踏面發(fā)展長度5mm，

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

不同長度的裂紋

與列車運行方向成45°角度，與水平面成30°角度，踏面發(fā)展長度分別

1mm、2mm、3m、5mm、10mm、15mm，深度2.7mm。

與列車運行方向成不同角度的裂紋

與列車運行方向分別成15°、30°、45°、60°、90°角度，與水平面成30°

角度，踏面發(fā)展長度5mm，深度2.7mm。

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與水平面成不同角度的裂紋

與列車運行方向成45°角度，與水平面分別成5°、10°、15°、30°、

45°、90°角度，踏面發(fā)展長度5mm，深度2.7mm。

不同埋藏深度的裂紋

與列車運行方向成90°角度，與水平面分別成90°角度，踏面發(fā)展長度

5mm，深度5mm。埋藏深度分別為0mm、1mm、2mm、3mm、5mm、7mm。

2）制修訂標準的原則

（1）制修訂標準的依據(jù)或理由

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鋼軌表面?zhèn)麚p多出現(xiàn)在軌頭表面處，范圍廣、早期危害相對較輕，但若不采

取有效措施控制，則會發(fā)展為近表面裂紋，將對軌距角造成嚴重損害。此外，在

鋼軌的巡檢和探傷作業(yè)中，表面?zhèn)麚p的存在會對傳統(tǒng)的以超聲波技術為主的內部

核傷的判別和鑒定造成嚴重干擾。

兩種不同損傷程度擦傷實物圖如下圖所示。

（a）白層組織擦傷

（b）已形成掉塊擦傷

圖鋼軌擦傷

高速鐵路鋼軌踏面隱傷已成為國內外鋼軌滾動接觸疲勞中的主要傷損形式

之一，容易出現(xiàn)在列車運行速度較高鋼軌強度等級較高及列車加減速區(qū)段。隱傷

又稱為鋼軌踏面裂紋或踏面壓潰，裂紋開口朝著軌頭內頂角方向，當輪軌接觸應

力與鋼軌殘余應力的疊加超出安定極限值時，因鋼軌表層產生塑性流動，萌生表

面微裂紋。鋼軌踏面隱傷是初始微裂紋在某種特定影響因素作用下擴展形成的，

鋼軌踏面隱傷一旦形成，在輪軌力作用下會產生踏面橢圓形凹陷，同時伴有V

形裂紋，且裂紋隨著輪軌作用力的疊加不斷擴展，對軌道平順性、高速列車運行

平穩(wěn)性造成不利影響，嚴重時導致鋼軌斷裂，從而危及行車安全。鋼軌隱傷實物

圖如下圖所示。

圖2鋼軌隱傷

（2）制修訂標準的原則

遵循“面向市場、服務產業(yè)、自主制定、適時推出、及時修訂、不斷完善”

的標準編制原則，并與技術創(chuàng)新、試驗驗證、產業(yè)推進、應用推廣相結合，統(tǒng)籌

推進。

4

在確定本標準主要內容時，綜合考慮生產企業(yè)的使用習慣和用戶的利益，尋

求最大的經濟、社會效益，充分體現(xiàn)了標準在技術上的先進性和技術上的合理性。

本標準的起草宗旨：在符合適用性的前提下，盡量降低標準的各項要求、簡

化方法過程，從而達到降低生產成本的目的。

本標準在結構編寫和內容編排等方面依據(jù)GB/T1.1《標準化工作導則第1

部分：標準的結構和編寫》進行編寫。

本課題集中了科研院所、制造廠商、最終用戶等多方優(yōu)勢，組成創(chuàng)新能力強、

知識結構合理的技術攻關團隊，利用產、研、用技術攻關團隊的優(yōu)勢，可保障本

課題的順利進行。

3、采用國際標準和國外先進標準的項目

本標準為自主起草。國內尚未有類似的標準，國外已有類似的標準，故本標準采用國際

規(guī)范或國外先進技術。本標準水平為國際先進水平。

4、標準主要內容（包括牌號、成分、性能指標、型號、各種參數(shù)、

公式、試驗方法、檢驗規(guī)則等）確定的論據(jù)（包括試驗、驗證、統(tǒng)

計數(shù)據(jù)等），修訂標準時，應列有新舊標準的對比分析。

依據(jù)中國鐵路總公司印發(fā)的《雙軌式鋼軌超聲波探傷儀暫行技術條件》

（TJ/GW157-2017）和參與的鐵路總公司重大課題項目《高鐵鋼軌淺表層缺陷快

速檢測關鍵技術研究及裝備研制》，國家科技部重大科學儀器開發(fā)專項《在役鋼

軌缺陷綜合檢測監(jiān)測設備開發(fā)與應用》，國家自然科學基金委員重大科學儀器開

發(fā)專項《鋼軌接觸疲勞及裂紋多物理高速巡檢監(jiān)測技術攻關》，國家科技部國家

質量基礎的共性研究與應用重點研發(fā)專項《材料損傷電磁無損檢測與評估關鍵技

術研究及儀器研制》。制定相關團體標準以保證雙軌探傷設備研發(fā)、檢測、使用、

維護的標準化。

?本標準規(guī)定了雙軌探傷車鋼軌內部超聲波探傷方法，適用于鋼軌母材內部

大面積傷損超聲波探傷，包括內部核傷、軌底傷損、焊縫傷損狀況的檢驗。

?本標準規(guī)定了雙軌探傷車鋼軌軌頭表面電磁探傷方法，適用于鋼軌母材頂

表面?zhèn)麚p電磁探傷，包括擦傷、掉塊、魚鱗傷狀況的檢驗。

?本標準規(guī)定了雙軌探傷設備的動力系統(tǒng)、安全防護措施、限界表準。

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?本標準的實施主體為海下油氣田開采的產品等

?本標準發(fā)布后，有利于把握水下井口和采油樹產品質量，將會給中國帶來

良好的社會效益和一定的經濟效益。

5、主要試驗（或驗證）結果的分析、綜述報告、技術經濟論證，預

期的經濟效果等。

目前襄陽金鷹重型工程機械廠，已安裝一段標定試塊，如附件一所示。在其

安裝地點，由中國鐵道科學研究院集團有限公司基礎設施檢測研究所牽頭，進行

了基于鋼軌探傷車的鋼軌母材淺表層缺陷綜合檢測試驗。

綜合檢測鋼軌探傷車暫定型號為GTC-80ⅡX鋼軌探傷車樣車，集成了超聲

波、電磁、軌面高清成像、鋼軌輪廓檢測技術手段，整車及檢測設備如下圖所示。

圖融合多種檢測技術的綜合檢測鋼軌探傷車

檢出率結果為：電磁探傷檢測系統(tǒng)的自動識別平均人工傷損檢出率為

99.29%，不低于80%，；軌面高清探傷檢測系統(tǒng)的自動識別平均人工傷損檢出率

為100%，不低于80%；廓形檢測系統(tǒng)檢測到的廓形數(shù)據(jù)與平交道口廓形形狀一致，

動態(tài)標定合格。

多系統(tǒng)同步試驗結果為：通過對鋼軌探傷車（GTC-80IIx型）超聲波探傷系

統(tǒng)、電磁探傷系統(tǒng)、軌面高清檢測系統(tǒng)和鋼軌輪廓檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步進行試驗，

得出如下表所示結論：

6

（1）超聲波和電磁數(shù)據(jù)同步試驗

22次檢測中距離差值與平均距離差值的差均小于500mm，動態(tài)標定合格。

（2）鋼軌輪廓數(shù)據(jù)同步試驗

20次檢測中道口處廓形信號和校準里程更新處信號的距離差均小于3m，動

態(tài)標定合格。

（3）軌面高清數(shù)據(jù)同步試驗

22次檢測中淺表層人工傷損軌一端接頭處軌面高清信號和校準里程更新處

信號的距離差均小于3m，動態(tài)標定合格。

（4）超聲波數(shù)據(jù)同步試驗

22次檢測中淺表層人工傷損軌一端接頭處軌面高清信號和校準里程更新處

信號的距離差均小于3m，動態(tài)標定合格。

6、與有關的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強制性標準的關系。

本標準與我國的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標準沒有沖突。

7、對征求意見及重大分歧意見的處理經過和依據(jù)。

本標準制定過程中，尚無出現(xiàn)未采納的重大分歧意見。

8、標準水平建議，預期的社會經濟效果。

采用新型鎳基等高合金焊絲制做的新一代復合材料。它具有鋼產品的高強韌

性和高耐磨性，可以反復修復多次，能使鋼材料降低消耗，大幅降低成本。主要

用于冶金、采礦、機械、石油、電力等行業(yè)中大量使用的易磨損零件、工模具的

制造與修復。

堆焊層超聲波探傷方法，在國內一直沒有好的標準可參考，存在超聲試塊控

制和靈敏度設置不正確，以及超聲檢測方法不可靠，并且堆焊產品沒有驗收標準

等等，而國外標準規(guī)范已形成多年，非常成熟。如何確定產品堆焊質量，成為無

損檢測領域重大課題。

本標準依據(jù)這些國際標準對基材和耐腐蝕合金堆焊之間交界面熔接的部分

作相關規(guī)定，并結合我國產品堆焊層制造和使用