钢轨焊缝单探头法探伤工艺
钢轨接触焊接头超声波探伤方法
钢轨接触焊接头超声波探伤方法摘要：我国铁路已经进入了高速铁路时代，速度快、交通量大，对线路的维护和检测提出了更高的要求。
钢轨探伤技术由于无损伤、灵敏度高、响应快等优点，在线路维修检测领域得到广泛应用。
无损检测是钢轨现场焊接中最重要的检测方法。
如何准确地确定焊接损伤，不仅关系到焊接质量的控制，而且关系到生产成本的控制和项目效益的提高。
关键词：接触焊接头；超声波探伤；仪器调试；探头选择；探伤方式一、钢轨现场焊接头缺陷的形成机理钢轨现场焊接分为闪光焊、气压焊、铝热焊三种，两种不同的焊接方法，各具有其独特的优点。
但由于焊接工艺、材料、机械设备、工人操作及环境气候等因素的影响，经常会出现一些焊接缺陷，而三种焊接方法形成缺陷的机理又各有不同。
二、设备选择和调试1.探头选择。
①无双峰和波形抖动现象；②探头前沿长度应能满足探伤扫查范围的需要；③回波频率≥４MHZ、回波频率误差≤10％；④折射角度误差：在37°～45°时，误差≤1.5°，折射角≥60°时，误差≤２°；⑤横波探头分辨率≥22dB、横波单探头始脉冲宽度≤20ｍｍ；⑥相对灵敏度，纵波直探头≥55dB、横波探头≥60dB（Ｒ100圆弧面）；⑦组合或陈列探头：各子探头入射点相对偏差≤２ｍｍ，各子探头分段扫查相对偏差≤４dB。
2.仪器调试。
仪器调试必须做到100％的准确，尤其是关键指标，如水平线性、角度、测距、垂直线性等。
常用的钢轨焊缝单探头探伤的角度有Ｋ０.５、Ｋ0.8、Ｋ１、Ｋ２．５、Ｋ３、０°，双探头探伤的有双Ｋ１、双Ｋ０.8。
仪器调试使用探头必需与探伤使用探头一致，否则会造成伤损计量上的错判漏判。
（１）轨头及轨底用≥Ｋ２的斜探头，深度调节为60ｍｍ；（２）轨腰轨底用Ｋ１、Ｋ０.８及０°探头，深度调节为２００ｍｍ；（３）灵敏度参照ＴＢ／Ｔ2658.21－2007标准设置，并把每一组的探头对应探伤仪的灵敏度＋６dB后存档并标上相应的记点，以利现场探伤工作时随时提取进行准确的探伤扫查和伤损判定。
钢轨焊缝超声波探伤讲稿
第二节 超声波探头
welcome to use these PowerPoint templates, New CØo2n、te阻nt尼de块si：gn与, 1晶0片ye和ar楔s e块xp组e合rie具nc有e 高阻尼效率的 块状物体称为阻尼块，其作用是阻止晶片的惯性振 动和吸收晶片背面辐射的声能，以减小脉冲宽度和 杂信号的干扰。 Ø3、保护膜：为使探头与工作面接触时不损坏晶片， 常在晶片前面附一层保护膜。
第二节 钢轨伤损
一、钢轨伤损定义：指钢轨在使用过程中发生折断、裂纹及其他 影响钢轨使用性能的各种状态。 1、钢轨折断： （1）钢轨全断面至少断成两部分； （2）裂纹已贯通整个轨头截面； （3）裂纹已贯通整个轨底截面； （4）引起钢轨失效的严重掉块。 二、钢轨伤损标准 不到轻伤、轻伤、重伤、折断。 钢轨总磨耗=垂磨耗+1/2侧面磨耗。 三、钢轨伤损分类 钢轨核伤、钢轨接头部位伤损、钢轨纵向水平和垂直裂纹、钢轨 轨底裂纹、钢轨焊缝缺陷。
2、焊缝轨腰单探头法灵敏度调节： 将直探头横向GHT-5试块，使试块A区7号横孔反射波高调 整到满幅度的80%，然后根据探测面情况进行适当补偿 （一般为2-6dB），作为焊缝轨腰部位的灵敏度。
轨底宽度d 132 1、支持并引导机车车辆按规定方向运行，直接承受机车、车辆荷载的作用。
部分钢轨外形尺寸(mm)
150
横截面面积 65.8（平方厘米）77.45 （平方厘米）
n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。 n钢轨的机械性能： 1、强度：钢轨在荷载的作用下，抵抗变形和破坏的能力，单位 MPa。 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。
焊缝0°单探头如何检测钢轨铝热焊缝缺陷
第二步：把探头放置到CS-1-5试块上
1. 按“【+】、 【-】”键、调整增益，使CS-1-5 试块深200MM的2mm平底孔的最高反射波达到 满幅度80%(CS-1-5试块225mm大平底也行、也可 以使用其它标准试块）；
2. 打开【检测参数】 ，调整“零点”使仪器显示 声程200mm。此时就完成了0°探头的校准。
1、0°探头灵敏度的校准应以TB/T2658.21-2007规定为 标准进行测试。
2、将0°探头放置到GHT-5试块A区深160mm 的7号横 孔（直径5mm），调节衰减器使GHT-5试块A区深 160mm 的7号横孔的反射波高达到满幅度80%，然后 根据探测面的耦合情况做表面耦合补偿（一般为26dB）,作为0°探头的探伤灵敏度。（如下图）
1）0°探头是纵波直探头，它主要探测与探测面平行 的缺陷，在探测铝热焊缝时一定要观测0度变化规律。
2）0°探头探测铝热焊缝时注意底波变化规律。
3）0°探头对水平裂纹的检测，应注意底波前的回波。
4）斜裂纹检测，由于单探头0°探头只有反射式，注 意0度探头失底波。
1)发现的回波应先根据回波位置进行判断是否是缺陷 波还是外在因素引起的干扰回波。
3）斜裂纹倾角过大时0°探头无反射回波和失底波。 此时，判重伤。
4）铝热焊缝轨墙有体积型缺陷时应根据GHT-5试块校 准的灵敏度进行对比，未达到判轻伤，达到时判重伤。
2）确认是缺陷回波后，根据回波大小判断伤损大小；
钢轨探伤教程文件
从图中看出小圆圈自上而下，交错着以10mm 为 一个单位分布在不同的高度，总高度为190mm。 各个“O”点覆盖了从轨底至轨面的一个菱形区域 （见图中阴影部分）。如果探头架向前移动，便
可查出一个菱形面，串列式探头架移动的距离决 定菱形面的水平方向的长度。
如果串列式探头架前端距焊缝340mm 扫查到焊缝 另一侧200mm，移动距离540mm，则可覆盖焊缝 两侧各200mm 的矩形区域。图十三是Ｋ型串列式 探头移动中扫查轨墙的原理示意图。K 型扫查主
3 通道只设有一个小闸门，是失波报警闸门，失波报警灵 敏度也是4 格（小闸门内的回波低于4 格时报警）。注意3 通道小闸门前、后沿的参数和1 通道的小闸门参数是一致 的，也就是1通道和3通道任意一个通道设置好闸门参数后 ，另一个通道的闸门参数也就设置好了。
闸门设置
现场调整3通道灵敏度 仪器切换到3 通道，选 择相应的轨型，抑制度 设置为“0”，在无焊缝区 段调整灵敏度使轨底回 波达到满幅度，此时再 增加6dB 做为探伤灵敏 度。
五、报警原理
1 通道有一个大闸门和一个小闸门，大闸门后沿与小闸门 前沿衔接，包括了串列式扫查单收发探头的0 号、2 号晶 片进行前后交叉单收发检测的范围。这两个闸门都是进波 报警闸门。且串列式Ｋ型扫查的声程是相同的，即：串列 式Ｋ型扫查的出波位置是固定的，为此用小闸门锁定并指 示串列式Ｋ型扫查的回波。
要检测轨墙中和轨面垂直的平面状裂纹和体积状 伤损。
二、探测原理
（二）CH2通道单收发扫查的原理
图中绘出了仪器2 通道的0 号和2 号晶片单收发的 示意图。复合式串列探头的工作周期中0 号和2 号 各有一次单收发，用于检测轨墙部位倾斜面状、 体积状缺陷和螺栓孔斜裂纹。
二、探测原理
钢轨探伤仪及探头检测方法
2、37º探头测试采用WGT-3试块（或有150mm深横通孔的DB-H1试块），以机油为偶合剂，被检探伤仪抑制开关置最小或关。对试块上不同深度的横通孔测试不少于6个，调整衰减器使回波幅度达到80%，记下不同深度的衰减器读数。最大的衰减器读数为WB，20mm深度的衰减器读数为W3，150mm深度的衰减器读数为W4，则△W3、△W4由下式算出。
0º≥36dB 37º≥40dB 70º≥40dB
五、缺陷检出能力：
1、将被检仪器不接探头时增益置最大，抑制置最大，调衰减器使电噪声电平≤10%（满刻度的），此时衰减器读数为S0´。
2、 0º探头探测GTS-60试块底面回波为基准波，37º探头探测GTS-60试块的螺孔和3mm深的上斜裂纹等高双波为基准波，70º探头用二次波探测GTS-60试块的Φ4平底孔回波为基准波。
衰减量dB
0
2
4
6
8
10
12
理论值%
100
79.4
63.1
50.1
39.8
31.6
25.1
实测值%
各通道同法测试。
三、距离幅度特性：
1、0º探头测试采用阶梯试块，以机油为偶合剂，被检探伤仪抑制开关置最小或关。0º探头在试块A面上测试，使不同深度的反射波幅度达到80%，记下不同深度的衰减器读数。最大的衰减器读数为WA，20mm深度的衰减器读数为W1，150mm深度的衰减器读数为W2，则△W1、△W2由下式算出。
六、动态范围：
1、将仪器的发射端与检定仪的输入端连接、将仪器的接收端与检定仪的输出端连接，或连接0º探头并置与阶梯试块上。
2、被检仪器抑制置最小，调整仪器使单波幅度达到100%，然后调衰减器增大衰减量使回波减小到刚能辨认出为止。其间衰减器的衰减量变化值即为抑制小时的动态范围。
钢轨焊缝探伤作业指导书
钢轨焊缝探伤作业指导书
1目的与要求
1.1目的：钢轨焊缝全断面探伤及伤损检查
1.2要求：执机人员应具有铁路无损检测人员资格鉴定与认证委员会颁发的2级或以上的技术资格证书，并经专门的钢轨焊缝探伤技术培训，合格后方能独立承担钢轨焊缝探伤工作。
2适用范围及引用标准
2.1适用范围：本作业指导书适用于焊缝宽度不大于40mm的钢轨新焊焊缝、在役焊缝的超声波探伤作业。
2.2引用标准：
《工务作业第21部分：钢轨焊缝超声波探伤作业》（TB/T2658.21-2007）
《A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件》（JB/T 10061-1999）
《超声探伤用探头性能测试方法》（JB/T 10062-1999）《普速铁路线路修理规则》（铁总工电〔2019〕34号）《高速铁路无砟轨道线路维修规则（试行）》（铁运〔2012〕83号）
《高速铁路有砟轨道线路维修规则（试行）》（铁运。
钢轨现场焊接接头缺陷及探伤技术探讨
钢轨现场焊接接头缺陷及探伤技术探讨发表时间：2018-10-17T10:00:52.133Z 来源：《基层建设》2018年第27期作者：郭祖文[导读] 摘要：钢轨焊接接头的超声波检测是现场焊接的最终检测方法，而正确分析移动闪光焊和铝热焊两种钢轨焊接方法中各种缺陷的形成机理，准确确定焊接接头的缺陷和损伤，是保证焊接接头质量的关键。
中国铁路呼和浩特局集团有限公司乌海工务段探伤车间内蒙古乌海 016000 摘要：钢轨焊接接头的超声波检测是现场焊接的最终检测方法，而正确分析移动闪光焊和铝热焊两种钢轨焊接方法中各种缺陷的形成机理，准确确定焊接接头的缺陷和损伤，是保证焊接接头质量的关键。
与此同时，准确判定损伤，减少返工，是节约成本，获得良好效益的关键途径。
据此，本文主要对钢轨现场焊接接头缺陷及探伤技术进行了详细分析。
关键词：钢轨；现场焊接；接头缺陷；探伤技术一、钢轨现场焊接接头缺陷的形成机理（一）闪光焊闪光焊是国内外钢轨焊接的主要方法之一，也是目前铁道部大力推广的一种钢轨焊接方法。
在正常情况下与气压焊和铝热焊相比，钢轨的闪光焊接头强度较高，线路上断头率约为0.5/10000。
研究钢轨闪光焊接头的缺陷特征、产生机理，有助于排除探伤干扰和及时正确地发现焊接缺陷，而闪光焊接头中存在的缺陷一般有灰斑夹杂、裂纹、未焊合等。
1、灰斑夹杂在工艺参数调设过程中，以落锤次数和灰斑面积为研究重点，通过落锤试验检查焊接接头的断口，灰斑缺陷一般出现在钢轨底部，轨腰偶见，轨头极少。
虽然灰斑在超声波探伤中极难发现，但通过多年的落锤试验和断面分析证明，在工艺参数接近最佳时，灰斑往往是影响接头断裂的主要原因。
灰斑的形成机理现在比较统一的看法是，由于钢轨闪光焊对焊接金属高温熔化时，形成的氧化物或硅酸盐夹杂，因未完全从焊缝中挤掉而留在焊缝区域，形成沿熔合线方向分布的不规则块状夹杂物。
上述夹杂物分布于焊缝处，沿钢轨横截面方向分布，含有Mn、Si 等元素，属于焊接缺陷性质。
钢轨焊缝现场探伤作业指导书
钢轨焊缝现场探伤作业指导书1 主题内容及适用范围1.1本作业指导意见规定了钢轨现场焊缝作业的程序、项目、内容及其相关标准。
1.2本作业指导意见适用于工务线路在役钢轨焊缝全断面探伤作业。
2．作业目的2.1 加强对现场焊缝全断面探伤检查，及时发现焊缝存在的伤损隐患，确保现场焊缝符合TB/T1632.3标准。
3 作业流程图4 作业程序、项目、内容及相关标准4.1 班前准备。
4.1.1 严格遵守劳动纪律班前要充分休息，提前20分钟到岗，衣帽穿戴整齐,防护员必须按标准着装。
4.1.2 使用标准试块及焊缝试块按照TB/T2658.21要求对焊缝探伤仪进行校对。
4.1.3 清点焊缝探伤作业所需工具。
4.1.4 携带器材乘车凭证，探伤当日派工单，探伤工作日志，探伤防护日志及防护备品、工具。
4.1.5 工长（或班长）必须了解防护员精神状态，防护员状态不佳，不允许担任防护任务。
4.1.6 每日作业前，工长（或班长）在布置工作时，要做好安全预想和联防、互控工作，说明作业环境和位置，若作业地点存在防护不良地段，必须增派防护员。
4.2 作业程序。
4.2.1对焊缝探测面进行除锈处理。
4.2.2焊缝轨头探伤，应采用单K2.5和双K1探头两种方法分别进行扫查。
4.2.3 焊缝轨腰探伤时，应使用专用扫查装置对焊缝轨腰投影区进行扫查。
4.2.4 焊缝轨底探伤时，采用单K2.5或矩阵探头对轨底进行扫查。
4.2.5 使用专用焊缝扫查架对轨头、轨腰、轨底进行K型扫查。
4.2.6 焊缝全断面探伤发现伤损时，应及时通知线路车间或工区进行处理。
4.3 探伤标准及要求。
4.3.1 双探头探伤：轨底角部位（20mm）。
≥φ3-6dB 平底孔当量（即≥φ2.1 平底孔当量）。
其它部位：≥φ3 平底孔当量。
4.3.2 横波单探头探伤：轨头和轨腰。
≥φ3 长横孔当量。
轨底：≥φ4 竖孔当量。
轨底角（20mm）。
≥φ4-6dB 竖孔当量（即≥φ2.8平底孔当量）。
钢轨焊缝探伤方法探讨
钢轨焊缝探伤方法探讨
钢轨焊缝探伤是一种重要的无损检测方法，用于检测焊缝是否存在缺陷，保证铁路线路的
安全运行。
常见的钢轨焊缝探伤方法有以下几种：
1. 超声波探伤：利用超声波在材料中传播的原理，通过检测超声波反射和衍射来判断焊缝是否
存在裂缝、渗透等缺陷。
这种方法具有分辨力高、灵敏度好的特点，可以对焊缝进行全面探测。
2. 磁粉探伤：利用磁粉吸附在焊缝表面的原理，通过施加磁场产生的磁力线的分布变化来判断
焊缝是否存在裂缝、孔隙等缺陷。
这种方法操作简单、适用范围广，但只能检测表面缺陷，对
于深部缺陷探测效果有限。
3. X射线探伤：利用X射线在材料中的衰减规律，通过检测射线透射和散射来判断焊缝是否存在缺陷。
这种方法具有穿透力强、能够检测到深部缺陷的特点，但需要专门的设备和防护措施。
4. 热红外探伤：利用物体发出的红外辐射来检测焊缝表面的温度分布，从而判断是否存在缺陷。
这种方法操作简单、实时性好，但只能检测表面缺陷和热应力引起的裂纹。
以上是常见的钢轨焊缝探伤方法，根据具体情况选择合适的方法来进行探测，有助于提高焊缝
质量和铁路的安全性能。
焊缝0°单探头如何检测钢轨铝热焊缝缺陷
1、0°探头校准 2、0°探伤灵敏度的校准 3、探测时注意事项 4、现场检测 5、对被检焊缝评级或判废
由于“材料声速的不同”和“直探头保护层厚度” 会给探伤带来误差，所以探伤前必须校准“材料 声速”和“探头零点”这两个参数。运用自动校 准功能，步骤如下（本节以兰州局使用的HT-9D 焊缝超声波探伤仪为例）：
1）0°探头是纵波直探头，它主要探测与探测面平行 的缺陷，在探测铝热焊缝时一定要观测0度变化规律。
2）0°探头探测铝热焊缝时注意底波变化规律。
3）0°探头对水平裂纹的检测，应注意底波前的回波。
4）斜裂纹检测，由于单探头0°探头只有反射式，注 意0度探头失底波陷 波还是外在因素引起的干扰回波。
3）斜裂纹倾角过大时0°探头无反射回波和失底波。 此时，判重伤。
4）铝热焊缝轨墙有体积型缺陷时应根据GHT-5试块校 准的灵敏度进行对比，未达到判轻伤，达到时判重伤。
第一步：0°探头连接HT-9D超声波焊缝探伤仪。 按【开关】键，打开参数列表。调节【探伤方法】 按键，选择探伤方法，调到【自定义】探伤方法 时，打开， 【检测参数】选择K值，把K值设为0， 声程设为250mm.按【确认】键后退出参数设置
第二步：把探头放置到CS-1-5试块上
1. 按“【+】、 【-】”键、调整增益，使CS-1-5 试块深200MM的2mm平底孔的最高反射波达到 满幅度80%(CS-1-5试块225mm大平底也行、也可 以使用其它标准试块）；
根据测定的人工缺陷尺寸和现场检测到的缺陷进行对 比，根据规定的等级对缺陷评级或者判废。
1）用无伤焊缝底波和被检测铝热焊缝底波对比，若被 检测铝热焊缝底波比无伤铝热焊缝底波低16dB以上判 废。
焊缝探伤工艺
焊缝探伤⼯艺钢轨焊缝超声波探伤⼯艺规程1．主题内容和适⽤范围本⼯艺规定了使⽤A型通⽤超声波探伤仪对60kg/m钢轨接触焊缝、⽓压焊缝和各类铝焊焊缝的探测⽅法和判伤标准。
本⼯艺适⽤于60kg/m钢轨⼯⼚接触焊、移动式⽓压焊和各类铝热焊焊缝内部缺陷的检测。
2．探伤⼈员按本⼯艺规程实施焊缝探伤作业的⼈员必须持有⽆损检测UTⅡ级及以上资格证书，并经钢轨探伤实作培训合格者（UTⅠ级⼈员必须在UTⅡ级及以上⼈员指导下，⽅可按本⼯艺规程实施焊缝探伤作业，但⽆判伤资格）。
3. 探伤设备（1）性能符合JB/T10061-1999 A型脉冲反射式超声波探伤仪通⽤技术条件、带直流电源的A型超声波探伤仪。
仪器⾯板上各旋钮开关的⼯作状态：模拟仪器：“增益”置最⼤，“发射强度”置强，“抑制”置“动态范围6db”，“深度范围”置于250mm档；数字仪器：⼯作⽅式：选择单;发射能量：强；阻尼：400Ω；检波⽅式：＋－；频带：宽；抑制：20%；（2）2.5P 13×13 K2.5-D斜探头；2.5P 20-D 直探头；CSK-1A 标准试块；60kg/m钢轨对⽐试块；GHT-1a焊缝试块；耦合剂机油；串列式扫查架，扫查架使⽤2.5P13×13、K 0.75-K1探头，扫查架应有定位刻度。
4．探伤灵敏度探伤灵敏度在60kg/m 钢轨对⽐试块上测定。
单斜探头以发现轨头2#孔位Φ2平底孔，波⾼80%为基准。
直探头将直探头置于被检焊缝两侧钢轨母材踏⾯上，测得钢轨⼀次轨底回波波⾼80%（在焊缝两侧原轨衰减差别较⼤时，取衰减⼤者底波），再释放22db 为基准。
串列式扫查架探测距轨底⾯深度40mm φ3平底孔（GHT －1a 试块4＃孔），波⾼80%为基准。
各探头探伤灵敏度测定后，分别记下衰减器读数，结合现场探测⾯条件，适当进⾏表⾯补偿，作为现场探伤灵敏度。
5．探伤作业（1）探测部位：将焊缝的全断⾯分为轨头、轨腰和轨底三个部位，其中轨底部位包括轨脚和轨底三⾓区，并将轨脚分为四档。
焊缝探伤作业流程PPT课件
CSK-1A试块
第5页/共25页
前沿长度及零点校正
第6页/共25页
2.轨头K2.5单探头测试：
• 将GHT-5试块B区5号横通孔反射波调整到满幅度的80%，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K2.5探头探测轨头部位的探伤灵敏度。测定完后，扫查疑难试块1号伤损进行校验， 出波波形要清晰完整，波幅达到100%。
•
第21页/共25页
K1探头在GHT-5焊缝试块 B区探测位置
第22页/共25页
K1探头灵敏度对比图
第23页/共25页
仪器现场作业灵敏度要求
• 1.轨头、轨底、串列、Kx通道在测试灵敏度的基础上提高2-6dB,在焊缝疑难试块扫查相应人工缺陷反射波 满幅度不少于100%，做为现场探伤灵敏度。
• 2.现场作业时，根据探测面情况可适当进行表面耦合补偿(草状波不低于10%)。
第18页/共25页
• YN-I试块B超出波情况。
• B超图形如图：
图1
图2
第19页/共25页
串列式B超出波对比图
第20页/共25页
（4）K1探头测试：
• 将GHT-5试块B区8号横孔反射波调整到满幅度的80%，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿（一般 为2db-6db），作为K1探头探测轨腰部位的探伤灵敏度。测定完后，扫查疑难试块4号伤损进行校验，出 波波形要清晰完整，波幅达到100%。
前言
• 钢轨焊缝探伤工作是一项流动性大，技术性强，安全责任大的工作，实现钢轨焊缝探伤作业标准化是加强 钢轨探伤工作，提高探伤质量，防止断轨事故，保障行车安全的重要措施之一。
第1页/共25页
试块选择
• 前沿长度及零点测定应选择CSK-1A试块，探伤灵敏度应选择GHT-1a、GHT-5和YN-1试块
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钢轨焊缝单探头法探伤工艺沈阳铁路局工务处2009年3月目录1.范围 (4)2.探伤人员 (4)3.作业条件 (4)4.设备及器具 (5)5.探伤操作 (6)6.铝热焊焊缝0°探头探伤 (10)7.探伤扫查方式 (11)8.缺陷判定 (13)9.探伤报告 (14)10.其它 (14)11.附录：A (14)12.附录：B (17)钢轨焊缝单探头法探伤工艺前言目前我局钢轨焊缝有接触焊缝,气压焊和铝热焊缝等三种不同型式,对钢轨焊缝进行探伤时,尤其是对包括热影响区在内的焊缝区域进行探伤时，除了会遇到疲劳缺陷即疲劳裂纹外,还会遇到各种各样的缺陷,如夹杂、疏松、气孔、过烧、光斑、灰斑、未焊合和各种裂纹等。
夹杂、疏松以及气孔和过烧属体积状或点状缺陷，可用普通的单探头法进行探测；而光斑，灰斑等缺陷，由于其反射很弱，因此探测十分困难，不易探到。
在钢轨疲劳地段或隧道、道口等处所，因轨底严重锈蚀或垫板卡损、机械撞击等原因造成陈旧性伤损，在气压焊和铝热焊缝轮廓边缘，因应力集中很容易产生轨底横向裂纹；铝热焊缝边缘在轨头下鄂轨腰表面与溢流飞边的交界处根部也容易产生缺陷，这种类型的缺陷发生和发展速度快，可直接造成钢轨折断，因而是最危险的缺陷。
本工艺针对这些伤损的检测制定了行之有效的解决方法。
对于平面状缺陷，也可以采用双探头法、K型扫查和前后串列式扫查方法。
本工艺主要侧重于介绍操作方法，如探伤灵敏度标定及补偿、探伤操作、缺陷判定等内容。
1.范围使用数字式通用探伤仪或具备上述功能专用探伤仪对钢轨焊缝进行全断面超声波探伤。
本工艺条件适用于60kg/m的钢轨气压焊缝、接触焊缝和铝热焊缝的超声波探伤作业，其它轨型的焊缝探伤，可参照本工艺执行。
2.探伤人员2.1探伤人员应具有铁道部门无损检测人员技术资格鉴定考核委员会颁发的Ⅱ级或以上级别的技术资格证书，经专门的钢轨焊缝探伤技术培训，合格后方能独立承担钢轨焊缝探伤工作。
2.2单机作业时，组成7名人员作业组，其中操作者1名、记录1名、除锈打磨2名、防护员3名。
2.3双机作业时，组成9名人员作业组，其中操作者2名、记录1名、除锈打磨3名、防护员3名，对现场焊缝进行全断面检查。
2.4驻站防护员根据铁道部及路局相关规定设置。
3.作业条件3.1利用列车间隔和线路“天窗”封锁时间，按规定设好防护。
3.2以焊缝为中心轨底4个探测面、轨腰4个探测面、轨头侧面4个探测面、轨头踏面2个探测面，计14个探测面。
3.3焊缝中心两侧各200mm为探伤检查范围。
3.4全断面探伤作业，每个焊缝探伤时间一般15分钟为宜。
4.设备及器具4.1仪器：数字式通用探伤仪。
4.2探头超声波探头测试应符合TB／T2658.21—2007和如下具体要求：a）应无双峰和波形抖动现象，探头前沿长度应能满足探伤扫查范围的需要。
b）回波频率及其误差回波频率：在役焊缝和铝热焊焊缝：≥2.5MHz新焊接触焊和气压焊焊缝：≥4MHz回波频率误差: ≤10％c）折射角误差折射角在37º～45º之间时：≤1.5°折射角≥60°时：≤2°d）横波探头分辨力4MHz以上探头：≥22dB2.5MHz探头：≥20dBe）横波单探头始脉冲宽度（R100圆弧面增益40dB）4MHz以上探头：≤20mm2.5MHz探头：≤25mmf）相对灵敏度纵波直探头（同灵敏度余量）：≥55dB横波探头：4MHz以上探头：≥60dB （R100圆弧面）2.5MHz探头：≥65dB （R100圆弧面）4.3试块⑴.CSK-IA标准试块如图１所示⑵.GHT-5焊缝对比试块 (见附图A)图1⑶.YN-1疑难伤损对比试块（见附图B）。
4.4其它工具钢刷、扁铲、砂布、手锤等清污工具；耦合剂、直尺和棉纱等。
5.探伤操作5.1探伤前的准备5.1.1探伤前应按本工艺中的4.2条规定，测试探头的各项指标，采用符合规定要求的探头。
5.1.2测试探头零点、探头前沿距离等，将相关参数输入探伤仪。
输入工件厚度≥180mm。
5.1.3 K0.8～K1探头，用于探测轨腰及延伸区。
输入仪器的探测范围值，应不少于255mm，输入工件厚度≥180mm。
5.1.4 K2～K2.5探头，用于探测轨头。
输入仪器的探测范围值，应不少于162mm、输入工件厚度≥60mm。
5.1.5 K2～K2.5探头，用于探测轨底。
输入仪器的探测范围值，应不少于135mm，输入工件厚度≥50mm。
5.1.6 0 º探头，用于从钢轨踏面上对轨头、轨腰至轨底进行探测。
输入仪器的探测范围值，应不少于180mm，输入工件厚度≥180mm。
5.1.7工作频率：在役焊缝和铝热焊焊缝≥2.5MHz；新焊接触焊和气压焊焊缝≥4MHz。
5.2探伤操作5.2.1轨腰及延伸区探测5.2.1.1使用K0.8～K1探头作为GHT-5试块B区8号横孔，其反射波高调整到满幅度的80%，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，如图2所示。
图2 轨腰单探头探伤灵敏度校准5.2.1.2对焊缝轨底横向裂纹呈“月牙型”伤损（垂直于轨底，构成裂纹与轨底面的直角反射）的探伤方法：现场操作可使用探头K0.8～K1或钢轨探伤仪37°探头，结合现场钢轨表面状态及耦合情况，可以检测出轨底Ⅱ区横向裂纹大小为：高8mm、宽8mm，实物伤损如图3所示。
图3检查方法一：探伤灵敏度标定：首先将数字式通用仪器横波K0.8～K1单探头设置最大声程255mm,按照已校准GHT-5试块的探伤灵敏度，反射波高调整到满幅度的80%，补偿6dB为探伤灵敏度。
能够发现YN—1焊缝试块的轨底Ⅱ区横向裂纹大小为：高4mm、宽8mm。
检查方法二：使用GCT—8型钢轨探伤仪器或其它型钢轨探伤仪37°探头，将正常螺孔反射波调整达80%波高，再提高10dB作为探伤灵敏度,对YN—1焊缝试块的轨底Ⅱ区4号横向裂纹伤损大小为：高4mm、宽8mm。
5.2.2 轨底探测使用K2～K2.5探头，将GHT-5试块C区2号竖孔上棱角的二次反射波调整到满幅度的80%，如图4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4 轨底单探头探伤灵敏度校准5.2.3轨头探测5.2.3.1将GHT-5试块B区轨腰5号横通孔，反射波调整到满幅度的80%，如附录A.c（B区）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，作为轨头单探头探伤灵敏度。
5.2.3.2对焊缝轨鄂部位的探伤：现场操作可以使用探头K2.5或70°探头，结合现场钢轨表面状态及耦合情况，可以检测轨颚伤损大小为：宽10mm、高15mm，如图5所示。
图5检查方法一：使用数字式通用仪器，横波K2.5单探头，声程162mm,轨头厚度60mm。
探测YN—1焊缝试块1号伤损，轨头侧面涂抹耦合剂，从钢轨侧面分别对轨鄂缺陷部位进行扫查，探头入射点距伤损的水平125mm，并对轨头4个侧面分别标记水平位置，前后移动探头，并有13°左右向下的偏转角度来扫查轨鄂缺陷。
检查方法二：使用GCT—8型钢轨探伤仪器或其它型钢轨探伤仪器70°探头,现场对焊缝轨鄂缺陷进行侧面探测时,调整仪器灵敏度使轨头断面反射波的波高达80%，提高10dB～14dB作为探伤灵敏度，探头入射点距缺陷的水平距离为125mm，并对轨头4个侧面分别标记水平位置,探头向下转角约13°左右扫查轨鄂缺陷。
6.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6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。
图6 铝热焊0°探头探伤灵敏度校准7 探伤扫查方式7.1探头分别从焊缝两侧进行扫查，使存在于焊缝的不同部位，不同方向的缺陷被超声波束扫查到。
7.2通过不同角度探头及不同方式的扫查（如前后扫查，左右扫查，环绕扫查和锯齿形扫查等），获得缺陷反射回波信息。
7.3锯齿形扫查时，每次前进的齿锯角度不得超过探头的晶片直径。
在保证探头与焊缝中心线垂直的同时，大致做10°～15°的摆动。
7.4补偿如果探测面过于粗糙，灵敏度提高2dB～6dB不足以补偿耦合损失或无法确定补偿值时，则需进行打磨处理。
无法打磨或钢轨材质不同时，则应对耦合损失和材质损失进行实际测试，并根据测试值进行补偿。
7.5 探伤工艺校验探伤灵敏度校准后，应在试块上进行工艺校验，以使探伤操作或探伤工艺满足探伤要求。
对于单探头法，用反射法应能探测出GHT-5试块上各部位最远声程处的人工缺陷，且信噪比不低于10dB。
7.6 扫查7.6.1在探伤灵敏度的基础上提高4dB～6dB作为扫查灵敏度。
7.7 缺陷确定7.7.1 缺陷位置的确定7.7.1.1 单探头探伤从仪器上读出声程w或深度h，然后按下述关系确定缺陷的位置：βcos w h = (1)kh h w l =⋅==ββtan sin (2)式中：h ——为缺陷的埋藏深度，单位为毫米（mm ）； l ——为水平距离，单位为毫米（mm ）； w ——为声程，单位为毫米（mm ）；β——为探头折射角度，单位为度（°）； k ——为探头k 值，βtan =k 。
7.7.2 缺陷大小的确定7.7.2.1 点状缺陷当量直径的测定7.7.2.1.1 距离波幅曲线法：发现缺陷后，将仪器状态从扫查灵敏度降至探伤灵敏度，同时测量缺陷波与探伤灵敏度下基准波高的dB 差值Δ，然后根据相对应的距离波幅曲线判定缺陷的当量大小，参照附录C 。
7.7.2.1.2 计算法：当缺陷的声程大于3倍探头近场长度时，可以用计算法判定缺陷的当量直径：对于平底孔：4010∆⋅⋅=Af A f a a d d (3)对于长横孔：10310∆⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=AfA f aa d d ……………………………………………（4） 式中：f d ——缺陷的当量直径，单位为毫米（mm ）；a——缺陷的声程，单位为毫米（mm）；fd——校正探伤灵敏度所用人工缺陷的直径，单位为毫米（mm）；Aa——校正探伤灵敏度所用人工缺陷的声程，单位为毫米（mm）；AΔ——缺陷波比探伤灵敏度下基准波高高出的dB值。
8.缺陷判定8.1 新焊焊缝0°探头探伤铝热焊焊缝时底波比正常焊缝底波低16dB及以上或焊缝存在如下缺陷时，焊缝判废，应重新焊接：a) 横波单探头探伤：轨头和轨腰：≥φ3 长横孔当量轨底：≥φ4 竖孔当量轨底角（20mm）：≥φ4-6dB 竖孔当量（即≥φ2.8平底孔当量）b) 铝热焊0°探头探伤：≥φ5 长横孔当量c）焊缝中存在平面状缺陷。