钢轨超声波探伤技术及设备介绍
铁路钢轨焊缝超声波探伤技术及便携式检测仪器分析
铁路钢轨焊缝超声波探伤技术及便携式检测仪器分析摘要：在我国铁路运输过程中，钢轨便携式检测仪对于保证运输的安全性具有非常重要的意义。
钢轨便携式检测仪自主化超声系统在硬件设计、软件信息处理、伤损识别、辅助设计等多个层面都可以被应用。
随着技术水平的提升，相关检测设备也在不断增多，提升了自主化超声系统在钢轨便携式检测仪中的应用效果，对其拓展使用频率，保证铁路运行的稳定性和安稳性等发挥了非常重要的作用。
基于此，本篇文章对铁路钢轨焊缝超声波探伤技术及便携式检测仪器进行研究，以供参考。
关键词：铁路钢轨焊缝；超声波；探伤技术；便携式检测仪器引言在铁路运营中，钢轨起着支撑列车的作用。
在列车运行过程中，钢轨不断受到摩擦、挤压、弯曲和冲击作用，再加上钢轨内部隐藏的核伤，会导致钢轨突然断裂，可能造成脱轨、倾覆等重大事故的产生。
因此，铁路系统要求定期对在役钢轨进行检测，以降低事故发生几率。
本文针对在役钢轨可能出现的断轨、裂缝、核伤等情况，利用超声波技术设计一款钢轨无损检测系统。
超声波试验是通过电脉冲激发换能器的超声波测压器，使其发出超声波。
定向发射的超声波束会传播到要测量的零件中，并在遇到缺陷时进行反射、传递和衰减。
利用超声波反射和传输特性，通过接收回波信号对损伤进行评估。
1探伤原理探伤是一种非破坏性检测方法，能够在不损伤被测件的前提下掌握其内部质量情况。
在探伤技术体系中，超声波检测技术已取得广泛应用，其依托于超声波的传播原理，在传播途径中遇界面时将发生反射，并由指定装置接收反射波，从而以此来揭露被测件的内部缺陷。
当前，超声波探伤原理包含如下三类：（1）脉冲反射检测原理。
超声波向被测件发射超声波，在传播途中若遇两种介质不同的交界面，则会出现反射现象；由于其仅需配置一个探头即可，因此可实现同步接收。
（2）脉冲投射检测原理。
在被测件的两侧分别设置发射探头和接收探头，通过脉冲波穿透被测件而实现检测。
（3）共振法检测原理。
被测件的厚度为关键参数，在该值达到超声波半波长的整数倍时，便会发生共振；在此基础上，可通过确定相邻共振差而得到工件厚度；同时能根据厚度来判断工件内部质量是否存在缺陷。
RT-18D型双轨式钢轨超声波探伤仪
设 备 于 ２ ０ １ ６年 ｌ Ｏ月 在 绥 德 工 务 段 太 ， 中 线 上 线 试 验 ， 截 止 目 前 已 完 成 管 内 正 ． 线 钢 轨 目 材 探 伤 ５ ７０ ｋ Ｈ１、 到 发 线 ４个 站 场 ． 探 伤 ｌ１．２８ｋｍ以 及 防 断 重 点 区 段 钢 轨 母 材 西铁 科 技Fra bibliotek总 第ｌ７３期
ＩＩ ＲＴ一１８Ｄ型 双 轨 式 钢 轨 超 声 波 探 伤 仪
“ １ ８Ｉ］型 双 轨 式 钢 轨 超 声 波 探 伤 仪 ” 是 西 安 铁 路 局 和 合 肥 超 科 电 子 有 限 公 司 联 合 攻 关 的 科 研 项 目 。 设 备 探 头 采 ： 用 轮 式 设 计 ， 共 ｌ ８个 通 道 ， 采 集 的 数 据 实 时 成 像 ， 作 为 检 测 员 分 析 判 断 钢 轨 状 况 的 依 据 。
钢轨探伤仪操作手册
现场探伤作业中遇到道岔时，按 ，仪器左侧信息栏标记后显示符号“C000”再按 输入百位道岔号；按 输入十位道岔号；按 输入个位道岔号。随探伤小车前行，在B型显示区的下方显示“Cxxx”，表示操作完成。计算机回放时将在此位置显示道岔号标记。
3.9 B
正常探伤界面按 键，再按 键，进入B超探伤数据回放界面。通过 可进行快速浏览回放；通过 进行精细连续播放。
■ 增益控制范围：0～80dB。
■ 探测灵敏度余量：执行TB/T 2340-2000
■ 动态范围：≥30dB(抑制小)，2～6dB(抑制大)。
■ 水平线性误差：≤2%
■ 垂直线性误差：≤5%
■ 增益控制范围：0～80dB
■ 衰减器误差：每20dB不大于（小于）1dB
■ 报警阈值：回波大于满幅度的50%（A～I通道反射式报警），回波小于回波满幅度的30%（0°或双45°通道穿透式报警）
同步调节I（0°）通道小闸门宽度。按 小闸门宽度压缩，按 小闸门宽度扩展。
A型脉冲显示方式选择（抑制或通常），按动该键时，显示屏左信息栏显示对应的信息：抑制开或抑制关。现场作业时一般应设置到抑制关。
选择被检测的钢轨类型。该键是循环键，按动该键，左信息栏可以按照43→50→60→75→43→50…显示方式转换。仪器根据操作者的设置，调整扫描、闸门等参数。
自动全程记录探伤数据功能（作业路线、探伤速度、时间、报警情况、灵敏度等），可连续记录保存60天的探伤数据。也可人工（手动）存储探伤数据。
配套的微机播放软件。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。
具有无线手机接口，可以实现GPS定位，可以通过互联网实现数据远程传输和控制。
8.4寸彩色漫反射显示屏，屏幕尺寸大，可以显示2.2米以上的B图像；亮度高，无需遮光罩，在阳光下清晰显示图像，各个通道的A型脉冲和B型图像用不同颜色分开，便于观察。
钢轨焊缝超声波探伤讲稿.
2、校验探伤灵敏度、评估缺陷大小。
3、测定和校验探伤仪和探头的性能。 探头的分类：1、标准试块：CSK-1A、CS-1-5; 2、对比试块：WGT-3、实物对比试块（CTS-60、 GHT-1）
钢轨焊缝超声波探伤
第一节 钢轨焊缝轨头探伤 焊缝轨头单探头法：
第四章
1、纵向移动扫查：K2.5探头置于轨顶面上，探头纵向中心 距边分别为16、26、36、46、56mm处，偏角为零度纵向 移动探头，移动区域为距焊缝中心0-150mm，本次扫查利 用一次波检出钢轨焊缝轨头中的缺陷。
2、硬度：金属材料抵抗另一种更硬物体压入骑表面的能力，布氏
硬度HB、洛氏硬度HRC。 3、塑性：金属材料在荷载作用下，产生显著的变形而不致破坏， 并在荷载取消后，仍能保持变行后的形状的能力，常用伸长率和断 面收缩率来表示。 4、韧性：金属材料抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。 5、疲劳：在交变荷载下，材料发生断裂的现象。
常在晶片前面附一层保护膜。
第二节 超声波探头
welcome to use these PowerPoint templates, New 4、连接线：探头须用高频电缆与探伤仪连接，常 Content design, 10 years experience 用同轴电缆作高频电缆，其作用是消除外来电波对 探头的影响，同时防止高频脉冲以电波形式向外辐
部分钢轨外形尺寸(mm)
P50 P60
钢轨高度a
152 70
132
176 73
150
轨头宽度b
轨底宽度d
横截面面积 65.8（平方厘米） 77.45 （平方厘米）
钢轨的出厂标志： 制造厂标、钢轨类型、钢种符号、制造年月、熔炼号、品级号。
钢轨的机械性能：
第6章超声波探伤设备简介
工作原理
播时间和回波强度相对应的图形，从而在扫描线 的相应位置上显示缺陷的深度和大小。此外，具 有报警和深度补偿功能的一起，也受到同步脉冲 的控制，产生报警和进行深度补偿。
1.同步电路（触发电路） 作用：产生数十～数千赫兹(Hz)的同步脉冲，作 为发射电路、扫描电路以及其他辅助电路的触发 脉冲，使各电路在时间上协调一致工作。 重复频率：每秒钟内发射同步脉冲的次数。
居里温度TC较高，声阻抗Z适当。
二、超声波探头的组成结构
压电换能器探头由压电晶片、阻尼块、接头、 电缆线、保护膜和外壳组成。斜探头有一个使 晶片与入射面成一定角度的斜楔块。
1. 压电晶片 接收和发射超声波，实现电声换能。晶片性能
决定探头性能。
晶片的尺寸和频率决定发射声场的强度、距离 波幅特性和指向性。晶片制作质量关系到探头 的声场对称型、分辨力、信噪比等特性。 单晶材料 压电晶片 多晶陶瓷材料 钛酸钡、钛酸铝等 石英、硫酸锂等
4.发射电路
作用：电脉冲信号发生器，产生高压电脉冲施 加到压电晶片上产生脉冲超声波。 电路形式有以下两种：
发射电路
调谐式：电路谐振频率由电路中的电感、电容 决定，发出的超声波脉冲频带较窄。谐振频率 调谐到与探头的固有频率相一致。
非调谐式：发射一短脉冲（尖脉冲或方波），
脉冲频带较宽，可适应不同频带范围的探头。
4.机电耦合系数 K: 表示压电材料机械能（声能） 与电能之间的转换效率。
转换的能量 K 输入的能量
正压电效应：
转换的电能 K 输入的机械能
逆压电效应：
转换的机械能 K 输入的电能
（声能→电能）
（电能→声能）
5.机械品质因子θm：压电晶片在谐振时储存的 机械能与在一个周期内损耗的能量之比。
第7章钢轨超声波探伤
（3）确定核伤中心在钢轨纵向位置（0点）。 用直尺确定B点到C点的中心O1点（核伤顶端在 轨面的位置）和A点到D点的中心O2点（核伤底 端在轨面的位置），取O1到O2的中心O点，即为 核伤中心在钢轨纵向的位置。如果在ABCD四点 中，A点到B点的距离与C点到D点的距离相同，
则说明核伤垂直于轨面， O1、O2两点是重合的
2. 第一螺孔和轨端探测 在钢轨端面、轨面状态和螺孔位置正常的情况
下，由于钢轨端面对超声波的反射作用，前后
37°探头探测范围与在第二、三螺孔上有所不 同。前37°探头能探本侧第一螺孔除I象限以外 裂纹、轨端上的裂纹和迎端轨第一螺孔II象限 裂纹,而后37°探头探测范围刚好弥补前37°探
头的不足。
三、37度螺孔裂纹探测波形显示 1. 裂纹波显示规律 螺孔向下斜裂纹： 前37°探头遇到IV象限向下斜裂纹，因为裂纹在 螺孔中心下方，反射面比螺孔声程更远，所以在 5.0以后先显示螺孔向下裂纹波，裂纹波消失后，
二、螺孔裂纹探测范围
1. 第二、三螺孔探测
将螺孔划成四个象限，各象限都有可能产生螺孔裂纹。按其 声束方向，前37°探头能发现II、IV象限的斜裂纹及I、IV
象限的水平裂纹；后37°探头能发现I、III象限斜裂纹及II
、III象限的水平裂纹。从图中可知，通过两个探头两个方 向的探测，能基本解决第二、三螺孔各个方向裂纹的检出。
范围包括了一次波束的扫查范围。
二次波
二次波
二次波
二、轨端回波显示
2
主视图 左视图 俯视图
1
0
9.2 探头在0
5.0
9.2
4.8 5.0 探头接近1
4.6 4.8 探头过1
1.0 4.6 探头在1－2
城市轨道交通钢轨的超声波检测技术研究与应用
城市轨道交通钢轨的超声波检测技术研究与应用引言随着城市轨道交通的快速发展和扩张，保障铁轨运行安全和稳定性成为了关键问题。
钢轨作为铁路交通运行的基础设施之一，其质量和完整性对乘客的出行安全至关重要。
因此，城市轨道交通钢轨的超声波检测技术应运而生，成为保障铁轨运行安全以及提高运输效率的重要手段。
一、超声波检测技术的原理及特点1. 原理超声波检测技术以超声波在材料中传播并与内部缺陷产生反射、散射、折射等现象为基础。
利用超声波传播速度和被检测材料中缺陷的反射、散射特性，可以判断缺陷的位置、类型、大小等相关信息。
2. 特点超声波检测技术具有无损检测、高灵敏度、高精度和实时性等特点。
通过超声波检测，可以对钢轨的内部缺陷进行精确的定位和评估，确保铁路运行安全。
二、钢轨超声波检测技术的应用1. 缺陷检测和评估钢轨在长期使用过程中容易出现疲劳裂纹、焊接处缺陷等问题。
超声波检测技术可以对钢轨进行全面检测，及时发现并评估潜在缺陷，为维修和更换提供依据。
2. 动态检测城市轨道交通的运行速度较快，要求钢轨具备良好的稳定性和承载力。
超声波检测技术能够对钢轨进行动态检测，实时监测钢轨的健康状况，从而预防和减少钢轨在使用过程中的故障，确保铁路运行的安全和效率。
3. 监测轨道变形城市轨道交通的车辆经过钢轨时会产生较大的载荷，长期累积可能导致钢轨变形。
超声波检测技术可以监测钢轨的变形情况，及时发现并采取相应的调整措施，保证铁路运行的平稳性和舒适性。
4. 提高运输效率超声波检测技术的应用可以提高城市轨道交通的运输效率。
通过对钢轨进行定期检测和评估，可以合理安排维修计划，及时修复潜在缺陷，减少因维修工作而导致的运输中断时间，提高轨道交通系统的稳定性和可靠性。
三、超声波检测技术的进展与挑战1. 技术进展目前，城市轨道交通钢轨的超声波检测技术已经取得了一定的突破。
超声波探头的材料和结构设计、信号处理算法的优化以及数据分析技术的提升等都为超声波检测提供了更好的工具和方法。
第4章 超声波探伤设备简介
第4章超声波探伤设备简介超声波探伤仪是利用超声波反射或透射原理检查工件缺陷的电子设备。
它的作用是产生电振荡并加于探头晶片，激励晶片发射超声波；同时将探头接收回来的电信号进行放大，通过一定的形式显示出来，从而得到被探工件内部有无缺陷及缺陷的位置和大小等信息。
超声波探伤仪的种类很多，分类的方法各不相同，若按缺陷的显示方式主要可分为以下两种：(一) A型显示通常所说的超声波探伤仪，就是指A型显示的脉冲反射式探伤仪。
它是以水平基线（X轴）表示距离和时间，用垂直于基线的偏转（Y轴）表示幅度的一种信号显示方式。
对同一种均匀介质而言，由于超声波传播时间与缺陷的埋藏深度成正比，因此，可以根据缺陷回波在荧光屏水平线上的位置确定缺陷的深度，用回波幅度的高低来衡量缺陷的大小。
（二）B型显示这是一种能够显示被检工件的横截面的图像，指示反射体的大致尺寸及其相对位置的超声信息显示方法,如图4-1 B型扫描示意图。
这种显示方法是将荧光屏上横坐标代表探头移动距离，纵坐标代表声波传播时间（或距离），基线随探头的移动和回波时间而变化，可直观了解探头移动下方横断面的缺陷分布和离探测面的深度，获得在探头扫查方向的断面图。
图4-1 B型扫描示意图1—探头；2—试件；3—缺陷；4—表面反射；5—底面反射；6—缺陷反射；7 -示波屏4.1 常用超声波探伤仪上海目前具有420公里的投入使用线路里程，但是目前上海地铁运营公司工务分公司只负责1～4号线四条线路的探伤检测工作，共148.53公里，只占上海地铁总里程的35%，其他的线路目前都委托外单位负责探伤检测，所以目前拥有的探伤设备数量不多，但是今后新线的陆续开通，外单位负责线路的接管，地铁工务负责的探伤里程会快速增加，对于钢轨探伤工作量增加的这种预期压力，上海地铁工务放弃增加设备和人员的做法，探讨研究使用大型钢轨探伤车，改变探伤模式，在不大幅增加设备和人员的情况下，提高探伤效率，以满足将来日常的对钢轨探伤检测要求。
超声波检测基础理论-钢轨超声波探伤
超声波检测基本原理—钢轨超声波探伤通过对超声波检测基础理论的学习，来扩展自己的知识面，了解钢轨探伤的基础知识，加强对探伤设备的理解。
2022/6/23基本概念超声波的基本概念、定义01超声波的特性声速、传播特性02超声波检测仪器、探头、检测方法03钢轨探伤小仪器04目录基本概念无损检测医学检验B超X光片射线检测无损检测（N D T）定义：以不损害被检验对象的使用性能为前提，应用多种物理原理和化学现象，对各种工程材料、零部件、结构件等进行有效性的检验和测试，借以评价他们的连续性、完整性、安全可靠性及某些物理性能。
目的：探测材料表面及内部缺陷，测量工艺参数，表征材料的组织结构、评价物理及力学性能、预测零部件的寿命。
前提：不损害被检验对象的使用性能。
常规检测方法涡流检测超声检测磁粉检测射线检测超声波检测定义：利用超声波在物体中的多种传播特性，例如反射、折射、衍射、散射、衰减、声速等的变化，可以无损的探测到物体的几何尺寸、表面余内部缺陷、显微组织的变化等。
缺陷波声波声波的定义：机械振动源产生振动，并在弹性介质中传播的过程。
次声波：< 20Hz 声 波：20 Hz ~ 20 KHz 超声波：20 KHz ~ 109Hz声波类型按频率不同分为次声波、声波、超声波等。
超声波的特性超声波类型根据波动传播时介质质点的振动方向相对于波的传播方向的不同关系，可将波动分为纵波、横波、表面波、板波等。
纵波定义：介质中质点的振动方向与波的传播方向互相平行的波，称为纵波，用L表示。
能承受拉伸应力或者压缩应力的介质可以传播纵波。
传播介质：固体、液体、气体传播方向横波定义：介质中质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波，称为纵波，用L 表示。
产生横波时质点承受的是剪切应力，只有固体才能承受剪切应力。
传播介质：固体传播方向声速定义：声波在介质中传播的速度，或者说声波在单位时间内传播的距离。
影响因素：弹性模量、密度、温度、应力、均匀性、波形介质纵波横波钢5900m/s3230m/s一般固体中，温度越高，声速越低。
3.3钢轨探伤原理与设备
三、超声波的基本参数-1
振幅（Ａ）
指振动质点偏离平衡位置的最大距离。
Ａ
t Ａ
超声波的基本参数-2
频率（ƒ ）
质点单位时间（通常指１秒，以下同）内围 绕平衡位置完成全振动的次数称为振动频率。 其数值与波动频率相等。 所谓波动频率是指波动过程中任一给定质点在 单位时间内通过完整波的个数。单位为HZ。 超声波探伤中使用的频率有两种，即仪器重复 频率和超声波频率。
第二节 超声波基础知识
一、超声波
人们把能听到的机械振动称为声波，频率大致 在 20HZ～20KHZ。 频率高于20KHZ的机械波称为超声波（用于探 伤的超声波频率范围为0.2～25MHZ，其中最 常用的频段为0.5～10MHZ）。 钢轨探伤仪使用的频率为2MHZ.
二、超声波的特性-1
传播特性
二、探伤的内容
2、钢轨焊缝的探伤
钢轨焊缝探伤是针对钢轨焊缝进行全断面探伤。根据上海轨道交通
多年来的钢轨焊接质量调查及相关规定，对于厂制接触焊运营维护单 位可以不列入探伤生产任务，对于工地气压焊及铝热焊则必须列入探
伤生产任务，工地接触焊根据实际的焊接质量进行评定是否纳入探伤
计划。 上海轨道交通规定焊缝的全断面探伤周期为一年至少一次。
钢轨探伤原理与设备
上海工程技术大学轨道学院
目
录
第一节、钢轨探伤的主要内容 第二节、超声波基本原理 第三节、探伤类型及仪器 第四节、不同角度的探头探伤分析 第五节、JGT-6钢轨探伤仪的检测范围
第一节 钢轨探伤的主要内容
一、探伤的意义
钢轨探伤是检查钢轨状态的重要手段，总的来说钢轨探伤属于 轨道检查的一种，但由于钢轨探伤工作是工务工作中非常重要的
钢轨及焊缝超声波探伤技术分析
钢轨及焊缝超声波探伤技术分析发布时间：2022-10-22T10:21:56.330Z 来源：《科学与技术》2022年12期作者：侯超[导读] 断轨事故是铁路事故中最严重的事故之一侯超西安市轨道交通集团有限公司运营分公司，陕西西安710100摘要：断轨事故是铁路事故中最严重的事故之一，严重威胁到乘客生命财产安全。
近几年发生的断轨事故，多数是由于钢轨焊缝出现问题导致的，故而针对钢轨焊缝的探伤工作，成为铁路探伤人员的工作重点内容。
超声探伤技术作为无损探伤的重要组成部分，可在不损伤受检物体的基础上，对其内部缺陷进行精准的检测，且与光波、电波相比，超声波可穿过的介质更多且会于截面处反射。
关键词：钢轨焊缝；超声波探伤；技术分析引言目前，钢轨焊缝主要有接触焊、气压焊和铝热焊三种不同的焊接方式。
在焊接过程中，由于受到焊接方法工艺和材质等多种原因的影响，焊接中往往还会产生危害性问题。
在实际使用过程中，焊接中往往还会形成疲劳伤损，甚至疲劳断裂。
钢轨焊接接头的内在品质、直接关乎着运输的安全性，但钢轨焊接接头与其他焊接接头相比，因为受钢轨材料、焊接工序、焊接技术等的影响，而产生焊接问题也是在所难免的。
在实际运用过程中，这种问题如果不被有效检出发展下去，很有可能出现铁轨破坏，甚至交通运输中断的重大事件。
因此，超声波探伤能有效实现对钢轨的无声探伤，从而保障了铁路的运输安全。
一、超声波探伤技术概述（一）超声波探伤技术原理超声波检测技术具有装置简便、敏感度高、测量速度快，以及穿透力强等优点。
超声波探伤所使用的机理大致包括了透射与反射两类，在实际操作中，探伤员通过超声波探测器把超声波传播到被测物中，而超声波在物质中的传递过程中，如果出现了缺口或边缘就会引起反射，探伤人员依据对回收的超声波波形分析，就可以准确判断受测物体的内部情况。
（二）超声波探伤技术分类超声波探伤技术包括多种方法，如穿透法、接触法、脉冲反射法等，属于不同的分类，其主要以下几点进行分类。
轨道检测技术—钢轨探伤
四、焊缝超声波探伤作业
钢轨焊缝缺陷-气压焊
焊
接 方
缺陷名称
特征
产生部位
形成原因
危害性
式
光斑
断口表面呈银灰 色却平滑，手感 不涩手
焊缝的轨头和 轨底部位
温度低或顶锻力不足，造成钢 轨接触面的不连续性。火焰不 正常，出现回火、放炮等导致 端面污染和氧化
减少钢轨的有效截 面积，在其缺陷边 缘应力集中，极易 折断
第五章 轨道检测技术 第2节 钢轨探伤
CONTENTS
钢轨探伤
一、钢轨伤损 二、超声波设备 三、钢轨超声波探伤仪使用方法
四、钢轨焊缝超声波探伤作业
四、焊缝超声波探伤作业
钢轨焊缝一般知识
目前钢轨焊接方式主要有接触焊、气压焊和铝热焊三种， 其中接触焊又分为工厂焊和现场焊两种。这些焊接方式在 无缝线路中各占钢轨焊缝比例不同，以接触焊焊缝为最多， 铝热焊其次，移动气压焊随着现场接触焊技术成熟，占有 的比例会越来越少。
70定°通义道及探伤
• 检测部位：检测轨头、轨墙部位（螺栓孔以上）的核伤和裂纹,钢轨焊缝轨头的夹碴、 气孔和裂纹等。
• 探伤方法：采用横波在钢轨轨头内进行反射式探伤，采用斜70°探头（轨面与钢轨纵 向呈一定的偏角扫查，使入射钢轨中的横波经轨颚反射来扩大扫查范围）和直70度 探头相结合，对轨头部位进行一次全覆盖扫查。
一、钢轨伤损
伤损分5大类
1.钢轨核伤 2.钢轨接头伤损
3.钢轨纵向水平和垂直裂纹 4.钢轨轨底裂纹 5.钢轨焊缝缺陷
一、钢轨伤损
钢轨核伤
钢轨核伤
一、钢轨伤损
钢轨核伤
钢轨核伤
鱼鳞下核伤
一、钢轨伤损
钢轨核伤
钢轨核伤
第7章钢轨超声波探伤 ppt课件
13
PPT课件
（5）焊筋轮廓波：焊接接头的轨头下颚都有焊筋 轮廓存在，尤其是铝热焊头，70°探伤时有回波显 示，一般显示在一二次波交替范围，但应仔细区分 在同一位置上轨头内裂的异常伤波显示。 （6）侧面锯齿波：由于液压调缝器卡钳的作业， 轨头侧面有条束状印痕，在示波屏4.0刻度左右显 示连续、短促、重复的回波。 （7）表面擦伤波：若擦伤较浅，在靠近基线刻度 附近显示不规则跳跃波和短回波，若擦伤有一定深 度，则显示在二次波范围内，应仔细探测校正。
地段的检查。
15
PPT课件
六、核伤定位定量
钢轨核伤除判定伤损性质外，还应通过校对 确定它的位置、大小和深度，以便决定对钢轨 的处理。
四点定位法
校对方法
基线定位法 半波高度定位法
试块对比法
16
PHale Waihona Puke T课件1. 四点定位法 四点法适合于仪器探测范围调节精度不高、核伤 两边都有回波的情况。它是根据探头折射角与缺 陷间形成的三角函数关系，来确定核伤位置和大 小的方法。
12
PPT课件
（3）夹板卡损波：探头距离夹板80~90mm左右时 ，仪器报警，在示波屏一、二次波交替处显示回 波，波幅稳定，这是夹板卡损引起的回波，可通 过调节探头横向位置进行判断。 （4）剥落掉块波：轨头侧面飞边或曲线内侧剥 落掉块也会引起超声波的反射，对这种异常反应 要仔细校对，防止凹凸不平水平裂纹下暗藏的核 伤，剥落严重也会引起轨头内裂。
二次波
4
二次波
PPT课件
二、轨端回波显示
2
1
0
主视图
俯视图
左视图
9.2 探头在0
5.0 9.2 探头在0－1
4.8 5.0 探头接近1
钢轨焊缝超声波探伤 焊缝探伤基本知识
CONTENTS
1 探伤仪主要特点 2 仪器基本构成 3 探头配置及连接 4 探伤原理
1
探伤仪主要特点
1
探伤仪主要特点
1
探伤仪主要特点
A型脉冲和B型图像同时显示。
采用分体串列式探头、高速电子收发切换电路，具备对钢轨焊缝多种缺陷的
综合探伤能力。
在轨面推行即可对轨墙及垂直延伸部位的热影响区进行连续检测，取代手动
4
探伤探仪伤主原要理特点
单收发扫查的原理
01 23 45 67
8 9 10 11
4
探伤探仪伤主原要理特点
双晶片0度扫查原理
K0 0 1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11
4
探伤探仪伤主原要理特点
4.2 轨头探伤原理 轨头探伤使用K2.5-250单探头 焊缝
的一次波进行操作，见右图。图
中示意出K2.5探头对轨头焊缝检测
4
探伤探仪伤主原要理特点
探测区域划分 钢轨焊缝探伤区域一般分为4
个区，如下图所示。1区为轨头， 包括轨头中部2区部分；2区为轨腰 ，包括轨头中部和轨底中部；3区 为轨底，包括轨底中部2区部分；4 区为轨脚。
探伤区域划分示意图
4
探伤探仪伤主原要理特点
4.1 轨墙探伤原理
1-11 20mm 1-10
检测，缺陷检出率高、速度快。
数字自动显示伤波的水平、垂直、声程参数，便于定位与检测。
不同通道A显波形和B显图像不同颜色显示，界面友好，便于区分观察。
理想的补偿曲线。
环境适应性好。
仪器在正常状态下连续使用8小时。
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探仪伤器仪基主本要组特成点
主 机 部 分
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探仪伤器仪基主本要组特成点
钢轨超声波探伤方法
钢轨超声波探伤方法
钢轨超声波探伤方法：
①准备工作包括选择合适频率探头一般使用2 5兆赫兹适用于大多数钢轨检测任务同时配备耦合剂如水甘油等确保声波有效传导；
②校准仪器开机后按照说明书指引输入钢轨参数如材质厚度声速等信息并使用标准试块进行零点校正确保测量准确性；
③表面预处理用钢丝刷清除轨头顶面两侧及腰部油污锈迹等杂质避免影响超声波传播造成误判；
④耦合操作将探头垂直紧贴于钢轨表面并均匀涂抹耦合剂使两者之间形成良好接触条件；
⑤扫查方式采用直线往复移动探头覆盖整个检测区域注意保持恒定速度和压力防止漏检或重复扫描同一位置；
⑥缺陷识别观察显示屏上回波信号特征正常情况下只有底波显示一旦出现异常峰值则表明可能存在裂纹夹渣等缺陷；
⑦定位定量通过调整增益灵敏度等参数放大缺陷信号并结合几何尺寸估算缺陷位置大小形状等信息；
⑧记录存储将每次检测结果包括图像数据探伤报告等保存至仪器内存或导出至电脑便于后续分析比对；
⑨数据分析根据行业标准对存储资料进行综合评判确定钢轨损伤等级并提出相应处理意见如修复更换监控等；
⑩定期复检考虑到铁路运输环境复杂多变建议每季度或半年对重点线路开展一次全面复查及时掌握钢轨健康状况；
⑪技术培训为了保证检测质量应对操作人员进行系统培训讲解理论知识实践技巧安全事项等内容提高其业务能力；
⑫持续改进总结以往经验教训结合新技术新材料发展趋势不断完善改进现有工艺流程以适应更高要求。
第4章 超声波探伤设备简介
第4章超声波探伤设备简介超声波探伤仪是利用超声波反射或透射原理检查工件缺陷的电子设备。
它的作用是产生电振荡并加于探头晶片，激励晶片发射超声波；同时将探头接收回来的电信号进行放大，通过一定的形式显示出来，从而得到被探工件内部有无缺陷及缺陷的位置和大小等信息。
超声波探伤仪的种类很多，分类的方法各不相同，若按缺陷的显示方式主要可分为以下两种：(一) A型显示通常所说的超声波探伤仪，就是指A型显示的脉冲反射式探伤仪。
它是以水平基线（X轴）表示距离和时间，用垂直于基线的偏转（Y轴）表示幅度的一种信号显示方式。
对同一种均匀介质而言，由于超声波传播时间与缺陷的埋藏深度成正比，因此，可以根据缺陷回波在荧光屏水平线上的位置确定缺陷的深度，用回波幅度的高低来衡量缺陷的大小。
（二）B型显示这是一种能够显示被检工件的横截面的图像，指示反射体的大致尺寸及其相对位置的超声信息显示方法,如图4-1 B型扫描示意图。
这种显示方法是将荧光屏上横坐标代表探头移动距离，纵坐标代表声波传播时间（或距离），基线随探头的移动和回波时间而变化，可直观了解探头移动下方横断面的缺陷分布和离探测面的深度，获得在探头扫查方向的断面图。
图4-1 B型扫描示意图1—探头；2—试件；3—缺陷；4—表面反射；5—底面反射；6—缺陷反射；7 -示波屏4.1 常用超声波探伤仪上海目前具有420公里的投入使用线路里程，但是目前上海地铁运营公司工务分公司只负责1～4号线四条线路的探伤检测工作，共148.53公里，只占上海地铁总里程的35%，其他的线路目前都委托外单位负责探伤检测，所以目前拥有的探伤设备数量不多，但是今后新线的陆续开通，外单位负责线路的接管，地铁工务负责的探伤里程会快速增加，对于钢轨探伤工作量增加的这种预期压力，上海地铁工务放弃增加设备和人员的做法，探讨研究使用大型钢轨探伤车，改变探伤模式，在不大幅增加设备和人员的情况下，提高探伤效率，以满足将来日常的对钢轨探伤检测要求。
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国外钢轨探伤情况
国外钢轨探伤部门与铁路部门一般是分离的，也就是说探 伤部门和铁路部门分属于不同的公司，铁路部门把探伤工 作以合同形式委托给探伤公司，铁路部门只负责提供必要 的探伤条件，探伤公司则要根据铁路部门的要求定期对钢 轨进行检验。这种做法的优点是责任明确，工作上避免人 为干扰，铁路部门可以不必配备大量探伤人员和设备，而 探伤部门则可按照探伤工作的固有规律开展工作、履行职 责。这样打破了探伤技术和设备的部门所有，有利干发挥 探伤人员的积极性，真正做到人尽其才，物尽其用，在激 烈的市场竞争中迫使探伤部门不断完善更新自己的探伤设 备和提高探伤人员的素质，有利干无损检测技术的发展和 探伤技术水平的提高。
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钢轨探伤对小型探伤仪的主要要求
针对目前钢轨探伤过程中存在的问题，小型探伤仪除满 足TB/T2340-2000、JJG（铁道）130-2003等标准和规 范的技术要求外，还应具有如下技术要求：
1. 操作简便，具有中文信息显示，伤损报警、报警类型及 仪器状态的中文信息提示；
2. 智能实时判别伤损，提高伤损识别能力,降低人为因素的 影响,不同类型的伤损具有不同的报警声音和信息提示；
➢ 大型探伤车 ➢ 小型探伤仪
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钢轨探伤特点
钢轨超声波探伤与其他一般工件探伤不同，具有 自己的特点：
➢ 钢轨不像其他一般工件那样可以移动，因此必须移动 探伤设备进行探伤；
➢ 钢轨探伤不能像其他探伤那样可以选择探测面，一般 只能从钢轨踏面进行探伤；
➢ 钢轨形状比较复杂，具有轨头、轨腰、轨底，单探头 不能覆盖钢轨整个横断面，因此需要不同角度的探头 同时探测钢轨的不同部位。
钢轨伤损是轨道交通中一个比较突出的问题,它与 行车安全、运输成本、钢材选用和设计制造都有 着密切的关系。钢轨伤损根据伤损程度可分为轻 伤、轻伤在发展、重伤和断轨。
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原因及探伤必要性（续）
我国铁路正在向高速、重载的方向发展。 超期服役的钢轨数量很大，线路上的钢轨 在承担繁重的运输任务过程中，不可避免 要产生各种损伤。因此，进行钢轨内部的 探伤对于保证铁路的正常运行具有举足轻 重的作用。
钢轨超声波探伤
技术及设备情况介绍
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钢轨伤损产生原因及探伤的必要性
在铁路运输系统中，钢轨起着支撑列车的作用。 列车在加速和制动过程中以及通过钢轨接缝、弯 道、和道岔时，对钢轨造成摩擦、挤压、弯曲和 冲击作用。在这些应力反复作用下，连同气候因 素如温度变化，雨雪冰霜以及消除它们所需的盐、 砂和除冰剂等，钢轨极易产生疲劳裂纹和腐蚀。 裂纹和腐蚀一旦产生就可能快速扩展，从而造成 钢轨折断等重大恶性事故。
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国内钢轨探伤情况
由于我国运输繁忙，车流密度大，探伤作业没能 固定时间，大型设备难以使用，因此钢轨探伤至 今仍以小车为主，这点与国外大不相同。我国的 探伤小车一般具有多个通道，可以携带多种探头 同时工作，有声光报警指示，可以利用列车行进 的间隙上道检查，实践证明这是一种比较符合我 国国情的高效率、低消耗的探伤设备。尽管我国 近几年进口了多台大型钢轨探伤车，但由于其探 伤速度仅为40~80km/h，难以在正线线路上使用， 因而至今仍未发挥正常作用，在今后相当长的时 间内，我国这种以小车为主的探伤格局将很难改 变。
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国外钢轨探伤情况（续）
国外钢轨探伤主要使用大型探伤车，小型 设备一般只用来复查大型探伤车的检验结 果。目前探伤车的探伤速度大多在 20~50km/h左右，较高一些的可达40 ~80km/h。探伤车的工作方式多为停顿式， 即探伤时线路是封闭的。发现伤损马上停 下来手工复查，一旦确认立即换轨，这一 点我国目前还很难做到。
3. 具有B扫描显示，以便直观地识别伤损。传统的A显示与 B显示相结合，两种显示模式的探伤结果可相互印证；
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超声波探伤
超声波探伤是国内外钢轨探伤的主要探伤方法。 伴随着对超声波技术的研究，使得对钢轨内部 探伤成为可能。超声波无损探伤技术是上世纪 50 年代发展起来的一种探伤方法。同时，计算 机技术、数字信号处理技术以及集成电路技术 的迅速发展，促进了超声波在无损探伤中的广 泛应用。
钢轨超声波探伤设备主要有二种：
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探伤工作中存在的问题（续）
在探伤工作中，还存在个别这样的情况：探伤班组不按规 定的周期检查钢轨，在探伤工作中走近路造成个别区段的 钢轨没有得到检查，或者以超过允许的速度进行探伤，都 会造成钢轨伤损的漏检，给行车安全带来隐患。
使用模拟式探伤仪进行探伤作业时,操作人员需要根据仪 器上的超声波回波信号进行判断和手工记录, 检测的准确 性和可靠性受人为因素影响很大。另外,由于钢轨探伤是 在野外作业,流动性强,管理部门对探伤作业的质量缺乏科 学有效的监控手段。因此，探伤仪具备超声波探伤信息的 自动记录和处理功能是十分必要的。
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原因及探伤必要性（续）
由干钢轨在使用过程中会因应力的作用而产生各 种疲劳缺陷，这些疲劳缺陷如不及时检出，会造 成钢轨折断以致引起列车颠覆、中断交通等恶性 事故，因而各国对钢轨探伤都十分重视，不惜投 入大量人力、物力，对在役钢轨进行定期检验， 以便及早发现疲劳伤损，防止断轨，确保安全。
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Байду номын сангаас 国内钢轨探伤情况（续）
我国钢轨探伤的基本特点是任务重、 要求严和条件差，这与我国有缝线路 多，钢轨质量差，车流密度大，钢轨 损伤快直接有关，长期以来，铁路运 输安全基本上是用提高探伤灵敏度和 增加探伤次数的方法来实现的。
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探伤工作中存在的问题
目前广泛使用的手推式钢轨探伤仪的探伤方法是： 仪器发出报警声音后，探伤工根据显示的波形判 别伤损。在钢轨探伤作业中，探伤的质量与探伤 工作人员的经验、技术素质和精神状态有着密切 关系，同时，也与探伤仪沿着钢轨推行的速度有 着密切的关系，在探伤仪推进速度过快的情况下， 由于探伤工作人员受大脑反应速度的限制，对一 些伤损波形来不及观察和判别，造成伤损的漏检， 同时，探伤的准确性随探伤仪的运行速度提高而 降低。