焊缝实验

钢轨焊缝探伤知识
一、钢轨焊缝的分区探测
图.钢轨焊缝各部位扫查方式
对钢轨焊缝进行探伤时，一般是将焊缝化分为四个区域，如图所示，以采用不同的方式进行扫查，其中：
1区：轨腰及其延伸部分。

一般采用串列式进行扫查，在焊轨厂或焊轨基地，若轨底允许放置探头时，也可采用K型扫查。

2区：轨底部分。

一般采用K型扫查。

3区：轨底角部分。

一般用单探头法进行扫查，用一次波扫查轨底角下部，二次波扫查轨底角上部。

4区：轨头部分。

可从轨头两侧用K型方式进行扫查，也可用70°探头按探测核伤的方式进行单探头法扫查。

附录A GHT型钢轨焊缝超声波探伤对比试块
单位为毫米
a） GHT-1a 双探头试块
b） GHT-1b双探头试块
技术要求：
1 试块用60kg/m钢轨制作。

平底孔深：≥40mm；平底孔底部至试块另一端长度：≥450mm。

2 不同试块上同一位置平底孔的反射波高相差不超过±2dB。

图A-1 GHT-1型双探头试块
单位为毫米
a) GHT-5试块分区示意图
b) GHT-5试块0°探头区（A区）
c)GHT-5试块轨头和轨腰探头区(B区)
d) GHT-5试块轨底探头区(C区)
技术要求：
1 试块用60kg/m钢轨制作。

为加工人工缺陷方便，轨头和轨底可部分切除。

2 不同试块上同一位置横孔或竖孔的反射波高相差不超过±1.5dB。

图A-2 GHT-5型单探头试块
探伤灵敏度校准
双探头探伤
轨腰部位
（1）. K型扫查
将GHT-1a试块上距踏面90mm的3号平底孔反射波高调整到满幅度的80%，如图3-10所示，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿，一般2dB～6dB，作为轨腰部位的探伤灵敏度。

图轨腰K型扫查探伤灵敏度校准
（2）.串列式扫查
将GHT-1a试块上距轨底40mm的4号平底孔反射波高调整到满幅度的80%，如图3=11所示，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿，一般2dB～6dB，作为轨腰部位的探伤灵敏度。

图轨腰串列式扫查探伤灵敏度校准
轨头部位
将GHT-1b试块上2号平底孔反射波高调整到满幅度的80%；如图3-12所示，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿，一般2dB～6dB，作为轨头部位的探伤灵敏度。

图3-12 轨头K型扫查探伤灵敏度校准
轨底部位
将GHT-1a试块上5号平底孔反射波高调整到满幅度的80%，如图3-13所示，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿，一般2dB～6dB，作为轨底探伤灵敏度。

图，轨底K型扫查探伤灵敏度校准
单探头探伤
轨头和轨腰部位
将GHT-5试块B区8号横孔（K0.8～K1探头）反射波高调整到满幅度的80%，如图3-15.a所示，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿，一般2dB～6dB，作为K0.8～K1探头探测轨头和轨腰部位的探伤灵敏度。

a. K0.8～K1探头探伤灵敏度校准
b.轨头探伤灵敏度校准
图，轨头和轨腰单探头探伤灵敏度校准
将GHT-5试块B区5号横孔（K≥2探头）反射波调整到满幅度的80%，如图5.b 所示，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿，一般2dB～6dB，作为K≥2探头探测轨头部位的探伤灵敏度。

轨底部位
将GHT-5试块C区2号竖孔（一般K≥2）上棱角的二次反射波调整到满幅度的80%，如图3-15所示，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿，一般2dB～6dB，作为轨底单探头探伤灵敏度。

图3-15 轨底单探头探伤灵敏度校准
铝热焊焊缝0°探头探伤
将GHT-5试块A区7号横孔反射波高调整到满幅度的80%，如图3-16所示，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿，一般2dB～6dB，作为0°探头的探伤灵敏度。

附录B 距离波幅曲线制作和使用
B.1 距离波幅曲线制作
B.1.1 双探头
B.1.1.1 轨腰及其延伸部位
轨腰及其延伸部位距离波幅曲线制作步骤：
a）以缺陷深度（或声程）为横坐标，以反射波幅度（以dB为单位）为纵坐标建立坐标系。

b）用双探头法探测GHT-1a试块上某平底孔，如图B-1所示。

将该平底孔最高反射波调整到满幅度的80%，记录此时的衰减器读数（dB值）和平
底孔的深度值。

c）移动探头，探测GHT-1a试块上其他各平底孔，用衰减器（或增益器）依次将各平底孔最高反射波调整到满幅度的80%，其他与灵敏度有关的
仪器旋钮、开关或按键等则保持固定。

记录各孔最高反射波达到满幅度
80%时的dB值和深度值。

d）以测得的dB值为纵坐标，深度值为横坐标在坐标图上标出各平底孔所对应的点。

e）将标出的各点连成平滑的曲线，并延伸到整个探测范围。

此曲线即为该探伤系统探测轨腰部位的距离波幅曲线。

B.1.1.2 轨头部位
用GHT-1b试块1、2、3号平底孔制作，从轨头两侧面探测，如图B-2所示。

方法同B.1.1.1。

图B-2 轨头部位双探头距离波幅曲线制作
B.1.1.3 轨底
用GHT-1a 试块上5～8号平底孔制作，从轨底两侧面探测，如图B-3所示，方法同B.1.1.1。

图B-3 轨底部位双探头距离波幅曲线制作
B.1.2 单探头 B.1.2.1 直探头
用GHT-5试块上A 区2～7号长横孔制作，1号孔仅作为选用孔，如图B-4所示，从踏面探测，方法同B.1.1.1。

图B-4 直探头距离波幅曲线制作
B.1.2.2 轨头和轨腰探头
用GHT-5试块上B 区1～8号长横孔制作，从踏面探测，如图B-5所示，方
深度(mm)
法同B.1.1.1。

图B-5 轨头和轨腰单探头距离波幅曲线制作
B.1.2.3 轨底
参照B.1.1.1的方法，用一次波和二次波探测GHT-5试块上C 区两竖孔与试块界面构成的上下棱角，并测出各棱角最高反射波达到满幅度80%时的dB 值和声程（或深度），在坐标图上标出各棱角波所对应的点，然后将4个点连成平滑的曲线，并延伸到整个探测范围，如图B-6所示，即为该探测系统探测轨底部位的距离波幅曲线。

在找竖孔最高反射波时，应将探头向侧面偏转一定的角度。

图B-6 轨底单探头距离波幅曲线制作
列表
声程(mm)
GHT-2钢轨焊缝探伤扫查架安装操作说明
第一种安装方式
（轨腰部位串列扫查，轨底部位K型扫查，轨头部位K型扫查）：1.扫查架探头安装如下图：
6个探头晶片都朝向标尺0位方向发射或接收。

2.
处于不探伤状（见第5
页探头离开探测面方法），再将零位指针对准钢轨焊缝，安放扫查架：
3. 将扫查架安放在钢轨上，定位块与钢轨弧面接触，弹簧片卡住侧面，支撑脚与钢轨坡面接触。

4. 探头与钢轨探测面耦合调节说明
⑴ 轨底探头可上下移动 钢轨焊缝
零位指针 弹簧片
定位块
支撑脚
⑵ 用调节螺钉调整摆动板角度使探头平面与钢轨面平行接触，
轨头、轨腰探头调节方法相同。

5.探伤
旋动手轮，两侧探头同步相向移动，根据手轮侧标尺指针读数对调节螺钉
摆动板
探头平面
钢轨探测面
松动螺钉上下移
动轨底探头臂
钢轨的轨头、轨腰、轨底三部分进行探伤扫查。

根据不同探头指针分别读取轨头、轨腰、轨底标尺上的数值来判断钢轨不同部位上缺陷出现的位置。

探头离开探测面方法 手轮 标尺指针
如下图：
GHT-2钢轨焊缝扫查架探伤操作步骤
（用CTS-23或CTS-22
模拟仪器）
一． 仪器的调节：增益最大；抑制关；工作方式为一收一发档；扫
描粗调为250㎜；仪器始脉冲调在0刻度。

二． 在GHT-1钢轨焊缝试块上校正基准
轨头部位
1. GHT-1b
焊缝试块平底孔底部位置上（如孔深70㎜，就对在离钢轨端面70㎜处，可用钢板尺量）,安放好扫查架。

钢轨探测面
2.探头转换盒上的波段旋钮置在轨头位，移动探头扫查2号孔，
使2号孔反射波最高时用衰减器将波高调到80％，此时记下dB 值读数，作为轨头探伤灵敏度；并同时记下反射波起始的水平刻度（即为伤波出现的位置），存档作为轨头探伤的基准。

轨腰部位
1.GHT-1a焊缝试块平底孔底部位置上
（如孔深70㎜，就对在离钢轨端面70㎜处，可用钢板尺量），安放好扫查架。

2.探头转换盒上的波段旋钮置在轨腰位，移动探头扫查4号孔，
使4号孔反射波最高时用衰减器将波高调到80％，此时记下dB 值读数，作为轨腰探伤灵敏度；并同时记下反射波起始的水平刻度（即为伤波出现的位置），存档作为轨腰探伤的基准。

轨底部位
1.GHT-1a焊缝试块平底孔底部位置（如
孔深70㎜，就对在离钢轨端面70㎜处，可用钢板尺量），安放好扫查架。

2.探头转换盒上的波段旋钮置在轨底位，移动探头扫查5号孔，
使5号孔反射波最高时用衰减器将波高调到80％，此时记下dB 值读数，作为轨底探伤灵敏度；并同时记下反射波起始的水平刻度（即为伤波出现的位置），存档作为轨底探伤的基准。

三．距离波高曲线制作参照TB/T2658.21附录C
四．探伤
1.
也可将扫查架上轨底探头的标尺指针对准标尺0位，再将轨底探头中心（约10㎜）对准钢轨焊缝。

2.仪器在探伤灵敏度基础上再增益4～6dB作为扫查灵敏度，旋转
探头转换盒上的波段旋钮，确定扫查焊缝轨头或轨腰或轨底部位，旋动手轮扫查两遍。

注意观察已定伤波出现位置，当分别扫查轨头、轨腰、轨底时，仪器的水平线上应有杂波出现，表明此时这组探头耦合良好；如没有，要检查探头接触状态或连接线。

3.当伤波超过闸门报警时，应反复扫查确定波高，并与距离波高
曲线对比，超标准缺陷判伤，不超记录。

五．在没有试块时校准伤波出现位置的方法
可分别将轨头、轨腰、轨底三组离0位近的那个探头掉转180°使同组两个探头处于一收一发状，移动探头，当波高最大时波起始的刻度即为伤波出现的位置。

中国铁道科学研究院金属及化学研究所
2010年4月。