对焊缝月牙形伤损超声波钢轨探伤漏检原因分析

对焊缝月牙形伤损超声波钢轨探伤漏检原因分析
发布时间：2021-01-25T02:45:05.813Z 来源：《防护工程》2020年29期作者：梁彦[导读] 钢轨是铁路轨道的重要部件，起着支持并引导机车车辆按规定的方向运行并承载车轮的荷载和冲击传布于轨枕和扣件之上；在自动闭塞区段，钢轨又成为轨道电路的一部分，起到信号电流的传输作用；在电气化区段，钢轨还作为电力机车牵引电流的回流导线作用。

呼和浩特铁路局集团公司包头工务段探伤车间内蒙古包头 014040
摘要：钢轨是铁路轨道的重要部件，起着支持并引导机车车辆按规定的方向运行并承载车轮的荷载和冲击传布于轨枕和扣件之上；在自动闭塞区段，钢轨又成为轨道电路的一部分，起到信号电流的传输作用；在电气化区段，钢轨还作为电力机车牵引电流的回流导线作用。

由于铁路列车运行不断向高速、重载、高密度的方向发展，随着铁路线路无缝化技术的大范围应用，焊缝伤损占钢轨伤损的比重越来越大，钢轨伤损的出现，不仅影响行车的平稳性和舒适性，更重要的是还会危及行车安全。

关键词：超声波钢轨探伤焊缝漏检
一、钢轨焊缝超声波探伤技术的主要原理
超声波探伤可检查金属材料、部分非金属材料的表面和内部缺陷。

如检查锻件中的白点、裂纹、夹渣、分层；非金属材料中的气泡、分层和粘合层中的粘合不良；焊缝中裂纹，未焊透、夹渣、气孔以及管棒和锻件中与表面成一定角度的缺陷。

因此，它被广泛地应用于无损探伤。

我国目前钢轨探伤采用的是超声波无损检测。

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）。

由于超声波钢轨探伤技术所具有安全、可靠、便捷等一系列明显优势，使其在国内外得到了非常广泛的应用。

二、钢轨焊缝月牙形伤损超声波探伤漏检的原因分析
（一）钢轨焊缝月牙形伤损
钢轨焊缝轨腰月牙形伤损，最易产生在钢轨轨头下颚部与轨腰连接部位的焊筋边缘处，形似月牙。

此位置是伤损回波最易受到焊筋干扰（焊筋回波与伤损回波位置相同导致难以分辨）的位置之一，伤损位置隐蔽，手工检查效果也较差。

这种伤损产生的原因多数源于在钢轨焊接过程中，焊接工艺执行不到位，焊接时将钢轨母材烧伤或焊后推凸除瘤过程中将母材挤伤，形成钢轨初始伤源，此后在钢轨运用过程中，细小伤损逐步向钢轨内部发展扩大形成轨腰处月牙状斜裂纹，当伤损发展至轨腰厚度的1/2左右时极易导致断轨，影响铁路运输安全。

图1焊接工艺不良产生的月牙伤图2母材烧伤产生的月牙伤（二）钢轨焊缝月牙形伤损漏检的原因钢轨焊缝月牙形伤损漏检主要原因有以下几点：
（1）因焊接设备、焊接材料、气温条件和操作工艺等因素都会影响焊接的质量。

随着双线地段运量的大幅度增加，伤损的取向会随着列车运行的方向产生一定的倾斜角度，这些因素都会直接导致70°探头的超声回波不能被钢轨探伤仪很好的接收到，从而易被探伤人员忽略。

（2）探伤中焊筋信号回波存在，对伤损的回波分析造成干扰。

焊筋轮廓波是钢轨焊缝部位特有的回波，与伤损的回波位置近似，表现出焊筋回波与伤损回波相互夹杂或交替出现，甚至伤损回波阻挡了正常焊筋的回波，让探伤人员误认为该回波是由焊筋轮廓产生的回波，从而导致此类伤损的漏检。

（3）钢轨探伤仪和探头调整不到位。

探伤灵敏敏度过低会造成该缺陷没有反射回波，而造成漏检；探头的横向位置不合适，特别是进入曲线上股时由于超高和磨耗的影响，探头位置极容易偏外，造成要检测区域没有足够的声场能量覆盖，也会导致漏检；耦合状态不良也会影响超声能量向钢轨中正常传递和正常的接收反射信号，同样会导致漏检。

三、有效防止钢轨焊缝轨腰月牙形伤损漏检的对策
（一）根据伤损产生的原因及出现的部位，对于此种伤损必须进行多种手段、综合分析判断，保证探伤检测结果的准确性。

优化探头配置，合理设置探头声束发射方向和组合排列形式，采取多种方式检查判断。

目前，我国探伤仪要求携带不少于6个无源探头同时工作的能力。

一般为1个0°探头、2个37°(或35°?45°间的其他某个角度）探头、多个70°探头。

针对该类伤损，可以优化探头组合模式，增加前发、后发无偏角70度探头各一个，保证轨头三角区域有足够的超声波覆盖，从而加强对轨头三角区域的扫查，以保证此类伤损的检出。

如果遇到此类伤损，无偏角70°探头产生了回波。

一般伤损回波在时基线的3.0～6.0刻度左右，首先对焊缝处轨腰进行目视检查，看其是否有透锈现象，然后不断调整无偏角70°探头的横向位置，认真进行疑似伤损的回波分析和校对，对比焊筋轨颚部与轨腰连接位置内、外侧焊筋的回波位移和显示的变化，找出产生较大回波的原因。

之后再适当提高37°探头的探伤灵敏度，不断调整探头横向位置，有针对性的对轨腰内、外侧进行扫查，看其是否有疑似伤损回波显示。

另外使用K2.5探头从伤损产生部位的轨腰外侧进行手工探伤检查，同时现场探伤人员马上将具体情况通知车间探伤数据回放分析人员，让其对该处焊缝前几个探伤周期的回波情况进行对比分析，寻找回波变化规律。

最后根据上述结果进行综合分析后，可进行准确判定。

如判伤依据不足，应及时通知本车间或探伤工长由其安排焊缝探伤组使用钢轨焊缝探伤仪进行钢轨全断面探伤，当日进行二次复核确认。

此外，疑似伤损如果只产生37°探头的反射回波，那么回波受焊筋的干扰会较小，判定可采用同样的方法进行校对，准确率会更高。

（二）改进探伤仪器性能。

通常情况下，超声波探伤仪仪器本身存在的因素带来的漏检现象是比较隐蔽的，很难为操作人员察觉。

因此，针对该问题进行预防时，就需要从仪器本身入手。

比如：对仪器使用的电路元器件要求其具有更加良好的温度稳定特性，采用良好的微电脑自检和信号补偿系统来进行定时自检以及探伤灵敏度变化的自动控制。

这样可以自动的对接收信号的通道进行控制，使探伤的灵敏度保持在一个稳定的水平上，从而避免在钢轨探伤检测中发生漏检。

此外，性能状态良好的仪器是监测工作基础和保障。

由于工作量大，放置和携带仪器的条件有时不太理想，以及出现故障得不到及时修理等客观条件的限制，时的一起难保障理想的性能状态。

在这种情况下，就需要我们加强仪器的日常保养和月测试制度，做到不让“带病”仪器上道作业。

（三）提高探伤管理水平和工作人员的综合素质
（1）不断健全管理制度,强化探伤管理工作。

严格坚持“接头（焊缝）站、小腰慢、大腰匀速探，尖轨、铝热焊正反探”的探伤要领；执行标准化作业流程，及时对探伤灵敏度、探头横向位置进行调整，确保耦合良好，杜绝超速检测情况的发生。

同时，利用焊缝检查台帐及每次检查焊缝仪器显示情况,详细记录周期对比,探索焊接接头伤损变化情况。

（2）加强职工队伍建设，落实岗位责任制，采取多种学习活动，不断提升工作人员的技术业务水平，树立高度的责任感。

作业人员的高度责任感和良好的业务素质的有机地结合，才是防止漏检，误判确保行车安全的根本。

结语
总之，超声波探伤检测钢轨焊缝轨腰月牙形伤损受各种因素的影响，这就需要在实际的工作中结合实际情况，利用系统的、完善的流程，以及全面的监控，从而有效的提高钢轨焊缝轨腰月牙形伤损的检出水平，确保铁路运输的安全可靠。

参考文献：
[1]彭开宙.《钢轨探伤工》.中国铁道出版社，2014.10
[2]陶志刚.对钢轨超声波探伤漏检原因分析【J】.建筑工程技术与设计，2015[28]
[3]许占兵.钢轨超声波探伤检测时发生漏检的原因【J】.科技创业家，2014[5]。