鋼軌探傷論文

1、【摘 要】無(wú)損檢測(cè)是一門(mén)綜合性的應(yīng)用科學(xué)技術(shù),它是在不改變或不影響被檢對(duì)象使用性能的前提下,檢驗(yàn)和分析材料,零件和構(gòu)件的一種非破壞檢測(cè)方法。無(wú)損檢查是提高產(chǎn)品質(zhì)量,確保安全的重要手段.鋼軌探傷儀具有特殊的技術(shù)條件,環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)工作濕度范圍在-20C-50C。有五個(gè)通道，五條基線，可同時(shí)用五只探頭對(duì)鋼軌作全面探測(cè)。其中上方二條基線的回波向上，下方三條基線的回波向下，有利于分辨各類(lèi)不同的傷損。每個(gè)通道都有獨(dú)立的粗衰減器，細(xì)衰減器和培益旋鈕，調(diào)節(jié)方便，互不牽。牽每臺(tái)儀器共設(shè)置5只探頭前后37探頭，前后50探頭和一個(gè)0探頭，前后37探頭和前后50探頭是利用橫波進(jìn)行探行，而0探頭是利用縱波進(jìn)行探傷的。三

2、種不同的探頭都具有不同的報(bào)警聲道和聲音。在超聲波鋼軌探傷中，根據(jù)鋼軌的幾何形狀和尺寸，可將鋼軌分為三個(gè)區(qū)域，軌頭部位為70探頭探測(cè)區(qū)，軌頭中的核傷一般與軌頭側(cè)面近似垂直，這對(duì)核傷的檢測(cè)十分有利根據(jù)理論推算，軌型尺寸核傷存在的規(guī)律，對(duì)核傷的回波信號(hào)進(jìn)行鑒別，以及對(duì)核傷的校對(duì)。在校對(duì)時(shí)要注35意采用多方位，多角度，多方式，靈活運(yùn)用，來(lái)提高校對(duì)的精度。要求對(duì)核傷定位，定量綜合判定。37探頭探測(cè)軌腰部位的螺孔裂紋，探測(cè)時(shí)二孔和三孔的螺孔部位的幾何尺寸發(fā)生變化，不符合標(biāo)準(zhǔn)孔的要求，在實(shí)踐中不斷摸索經(jīng)驗(yàn)，從而總結(jié)出了一種更好的行之有效的方法（倒打螺孔波）。加強(qiáng)了軌端到一孔之間的探測(cè)。0探頭主要探測(cè)軌底部位

3、，根據(jù)0探頭所具有的特點(diǎn)，探測(cè)軌底縱向裂紋及橫向裂紋。還可以與37探頭互補(bǔ)綜合判定軌腰部位的螺孔水平裂紋。超聲波鋼軌探傷中，最重要的前提是應(yīng)該保證探傷儀的技術(shù)指探頭的技術(shù)指標(biāo)以及探傷儀和探頭的綜合性能指標(biāo)，在國(guó)家規(guī)定的允許誤差范圍內(nèi)。誤差的大小直接影響到傷損的檢測(cè)能力。綜上所述，只要保證各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。性能完好，這樣才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)傷損鋼軌，對(duì)防止鋼軌折斷，保證行車(chē)安全起到重大作用?！娟P(guān)鍵詞】 1.軌頭核傷2.螺孔裂紋3.倒打螺孔前 言鋼軌是線路上部建筑中直接承受機(jī)車(chē)車(chē)輛各種荷載的部分。鋪設(shè)在線路上的鋼軌，在機(jī)車(chē)車(chē)輛作用下，又由于養(yǎng)護(hù)和氣候條件等不同，鋼軌在使用過(guò)程中極易發(fā)生各種各樣的傷損。因此

4、，加強(qiáng)探傷檢查，及時(shí)更更換傷損鋼軌，是工務(wù)部門(mén)保證行車(chē)安全的一項(xiàng)重要措施。超聲波鋼軌探傷僅是根據(jù)鋼軌中傷位置設(shè)計(jì)的，不權(quán)能有效的探測(cè)核傷，而且對(duì)軌孔裂紋、軌腰和軌頭、軌底縱向裂紋都能發(fā)現(xiàn)，是目前最有效的檢測(cè)方法。目 錄第一章 70探頭在鋼軌探傷中的應(yīng)用1第二章 37探頭對(duì)鋼軌螺孔裂紋的探測(cè)14第三章 0探頭的探傷23第四章 基本要求28第五章 倒打螺孔波32第一章 70探頭在鋼軌探傷中的應(yīng)用目前，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)探頭都按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，斜探頭都按K值或折射角標(biāo)稱(chēng)。鋼軌頭部用70探頭掃查，為了增大掃查范圍，防止軌頭復(fù)雜的幾何圖形的干擾，往往將探頭的位置與前進(jìn)方向成1820角，使射入鋼中的橫波經(jīng)軌頭下顎再反射到

5、軌面，利用一次波和二次波同時(shí)進(jìn)行探測(cè)，從此發(fā)現(xiàn)軌頭中不同位置，不同角度的核傷。1.1.探頭直接發(fā)射的超聲波在未被軌頭下顎反射前由傷損或軌端斷面反射的回波，稱(chēng)為一次波。1.2.超聲波在經(jīng)枕頭下顎向前反射后，尚未被軌頂面反射前，由傷損或軌端斷面反射的回波。1.3.一次波、二次波的顯示規(guī)律，當(dāng)70探頭距軌端（P50軌）175mm左右，探傷儀熒光屏上將顯示由軌端頂角反射的二次波，約在9.4刻度上顯示。如圖所示 已知P50軌探測(cè)范圍為200mm，=69，則F=(L/sinB)20=(175/ sinB)20 =9.4(刻度) h=(L/sin)cos2 34mm(相當(dāng)于軌頭的厚度) 隨著探頭向軌端移動(dòng)熒

6、光屏的二次回波也逐漸前移，當(dāng)探頭距軌端8090mm間，熒光屏上刻度5.0左右將顯示一、二次交替波，這時(shí)超聲波在軌端下顎掃查。探頭繼續(xù)前移，二次波下降，一次波波幅上升。并隨著探頭的前移，軌端斷面的一、二次反射波逐漸向0刻度靠近，軌端斷面一、二次波掃查的整個(gè)顯示過(guò)程如圖：1.4.一次波探測(cè)范圍，以入射點(diǎn)0與整個(gè)軌頭下顎的聯(lián)線，約占軌頭總面積的30%。二次波探測(cè)范圍以整個(gè)軌頭下顎作反射面與軌面中央及軌頭側(cè)面下端的聯(lián)線，約占軌頭面積的60%。為保證對(duì)軌頭的全斷面探傷，儀器上配置了向內(nèi)（或向外）反射的二只70探頭，由于20偏角的因素，在其軌頭和軌腰連接圓弧處存在一定范圍的“查區(qū)”。如圖一、二次波探測(cè)范圍

7、示意圖 探測(cè)盲區(qū)1.5.回波信號(hào)的鑒別70探頭探測(cè)軌頭時(shí)，如無(wú)傷損存在，一般的無(wú)回波信號(hào)。當(dāng)遇有傷損我們可以根據(jù)回波顯示，大約確認(rèn)傷損存在的位置和大小。在實(shí)際探傷中，由于軌頭的復(fù)雜情況或儀器靈敏度調(diào)節(jié)不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生假信號(hào)，干擾我們的正確判傷。因此，對(duì)70探頭的回波信號(hào)應(yīng)有一個(gè)鑒別過(guò)程。1.5.1.傷波的顯示70探頭探測(cè)軌頭核傷的一般顯示規(guī)律核傷部位顯示刻度波移特點(diǎn)備 注傷波顯示在一、二次交替范圍，表示軌頭下顎有傷一般傷波位稱(chēng)量大傷損大或傷損與聲來(lái)的取向好，傷波顯示在時(shí)基線二端，核傷存在于軌頭上方，顯示在一、二次交替范圍，核傷存在軌頭下方傷波顯示在二次波范圍表明軌頭內(nèi)（外）側(cè)上角有傷既有二次波，

8、又有一次波顯示，表明軌頭上方有較大核傷傷波顯示近似斷面回波，表明核傷已接近1/2軌頭截面積有時(shí)內(nèi)發(fā)70探頭在順向檢查有三次波到二次波顯示，反向檢查時(shí)有一次波顯示，表明軌頭外側(cè)有較大核傷。多數(shù)因超聲波在軌頭下顎的反射中有部分能量折射在軌頭外側(cè)，尤其是P43和P60軌的下顎坡面角度大，很容易引起這種折射。如果偏角過(guò)大或是軌型轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇不當(dāng)，更易引起上述顯示，如圖 軌頭下顎的反射分支1.5.2.假信號(hào)波的識(shí)別（1）顎部銹蝕波遇到軌頭顎部銹蝕時(shí)，會(huì)出現(xiàn)間斷而短促的報(bào)警聲。在熒火屏一、二次波交替處，顯示沒(méi)有移動(dòng)的跳躍波（圖1）用石渣或砂紙打磨鋼軌顎部，跳躍波會(huì)減弱或消失?？蛇m當(dāng)?shù)慕档驮鲆妫固S波得到

9、扼制。具有6個(gè)通道的新儀器，實(shí)現(xiàn)不移動(dòng)的跳躍波，可以減少顎部銹蝕波的報(bào)警干擾。 圖（1） 顎部銹蝕波（2）夾板卡損波探頭距夾板頭8090mm左右時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警聲，在熒光屏一、二次波交替處顯示回波，波幅穩(wěn)定（圖2）。這是夾板（或三角墊片）卡損引起的回波，通過(guò)目視或移動(dòng)探頭橫向位置進(jìn)行鑒別。 圖（2） 夾板卡損波（3）螺孔反射波當(dāng)探測(cè)遇到鋼軌類(lèi)型變動(dòng)，軌面寬度不一，曲線磨耗嚴(yán)重，馬鞍型接頭或探頭的偏角和位置不當(dāng)?shù)?，探頭距螺孔150180mm左右，在熒光屏二次波范圍內(nèi)顯示螺孔反射波（圖3）。這是一部分入射波束射入軌腰至螺孔引起?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量探頭與螺孔間的距離，調(diào)節(jié)探頭的橫向位置，使螺孔反射波消失。 圖

10、（3） 螺孔反射波（4）剝落掉塊波軌頭側(cè)面飛邊或曲線內(nèi)側(cè)剝落掉塊，也會(huì)引起超聲波的反射（圖4）。表明飛邊和剝落已向軌頭中心擴(kuò)展，形成較深的凹凸不平的水平裂紋，有時(shí)一、二次波都會(huì)顯示，由于飛邊中經(jīng)常暗藏著核傷或剝落嚴(yán)重會(huì)向軌頭內(nèi)裂，所以對(duì)這種異常反應(yīng)，要仔細(xì)校對(duì)。 圖（4） 剝落掉塊圖（5）側(cè)面鋸齒波液壓勻縫器進(jìn)行拉軌作業(yè)的地段，由于勻縫器卡鉗的卡損，軌頭側(cè)面呈條束狀印痕（圖5）。在熒光屏刻度6.0左右顯示連續(xù)、短促、重復(fù)的回波。 圖（5） 側(cè)面鋸齒波（6）焊筋輪廓波焊接接頭的軌頭下顎都有焊筋輪廓存在，70探頭探測(cè)時(shí)有回波顯示。由于焊筋輪廓的幾何形狀不一，回波顯示的位置和強(qiáng)弱略有差異。一般顯示在

11、一次和二次交替范圍。鋁焊接頭回波強(qiáng)氣焊接頭回波弱（圖6） 圖（6） 焊筋輪廓波（7）表面擦傷波鋼軌表面擦傷（壓傷）也會(huì)引起回波顯示。擦傷（壓傷）形狀、長(zhǎng)度、深度不同，顯示情況也不同。如果靠近基線刻度顯示不規(guī)則的跳躍波或移位很短的回波，擦傷的深度很淺。當(dāng)一次或二次波范圍內(nèi)有明顯回波顯示，一般擦傷較深，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，或存在“鍋底”、“船底”、“月牙”型損傷，這時(shí)應(yīng)把儀器調(diào)向復(fù)查或進(jìn)行校對(duì)，防止探傷斜裂引起折斷。上述幾種假信號(hào)在不同軌型探測(cè)時(shí)，回波略有差異，但基本規(guī)律接近?？梢砸?0探頭與夾板頭、螺孔、焊縫的距離。配合手工檢查，觀察鋼軌表面狀況，用鏡子照看軌側(cè)邊緣，軌頭下顎是否有缺陷，或進(jìn)行校對(duì)、復(fù)核、

12、一般情況都不應(yīng)該作核傷判斷。1.6.校對(duì)探頭對(duì)核傷的校對(duì)校對(duì)探頭實(shí)際上就是70斜探頭用手拿著，在軌面不同位置不同角度對(duì)核傷進(jìn)行探測(cè)。因?yàn)橐淮尾ǖ牟ㄊ?，用一次波校?duì)的核傷定位，定量比較準(zhǔn)確。探測(cè)方法如下，將校對(duì)探頭接通儀器，校對(duì)開(kāi)關(guān)搬到校對(duì)，儀器衰減器降低2dB之后在軌頭上探測(cè)一下看視屏上是否有雜亂反射，如果有證明校對(duì)探頭正常，之后開(kāi)始校對(duì)。1.6.1.四點(diǎn)定位法：這種方法是現(xiàn)場(chǎng)使用最廣泛的一種基礎(chǔ)方法，把校對(duì)探頭先探頭在鋼軌上報(bào)警位置上并放在原儀器掃查，先大致確定傷損位置，之后將探頭順著鋼軌靠里側(cè)，在大致傷損位置的兩側(cè)直探，看回波或者聽(tīng)報(bào)警聲都可以，當(dāng)報(bào)警剛開(kāi)始，以探頭某一位置為后標(biāo)準(zhǔn)，在鋼

13、軌上劃一點(diǎn)A，繼續(xù)向前移動(dòng)探頭當(dāng)停止報(bào)警時(shí)，探頭停止同時(shí)在鋼軌上劃一點(diǎn)B，用同樣的方法在傷損的另一端劃出B、C兩點(diǎn)，這樣在鋼軌上就劃出A、B、C、D四點(diǎn)，取AB的中點(diǎn)F ，BC的中點(diǎn)E,FE的中點(diǎn)O,這O點(diǎn)就是傷損的中心位置，如圖傷損的位置四點(diǎn)定位，定量法四點(diǎn)定位法是軌頭探傷確定傷損的位置的基礎(chǔ)。應(yīng)該注意的是，有的核傷角度比較小，往往是一面探測(cè)容易，另一面探測(cè)困難，只要細(xì)心也可以繼續(xù)得到兩點(diǎn)，如果有一方被水平裂紋覆蓋將不能探測(cè)到。1.6.2.兩點(diǎn)定位法這是一種比較簡(jiǎn)單而且速度較快的一種定位方法，將探頭分別在大約傷損位置兩側(cè)直探，看視屏一次波位置，在鋼軌上分別后出A、B兩點(diǎn)，使A、B兩點(diǎn)都在視屏

14、上同一位置起波，AB兩點(diǎn)的中間就是核傷的位置。兩點(diǎn)定位法操作方便，速度也比較快，也是比較準(zhǔn)確的。但必須注意的視波屏上回波的位置要兩側(cè)都有的，并且還要在同一位置出波的兩點(diǎn)，否則就不能準(zhǔn)確的定位，特別是比較小的核傷，多半傷源在鋼軌里口上角距軌面8mm15mm范圍。為此兩邊都取1.21.5比較好取，因?yàn)楹藗男纬山嵌?、發(fā)展的速度都與運(yùn)量、車(chē)速、單雙線等以及鋼軌使用位置有一定的關(guān)系，所以要想準(zhǔn)確的定位、定量，要經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐才能做出正確的答案。1.7.核傷四點(diǎn)定量法用校對(duì)探頭不行于鋼軌縱向前后移動(dòng)探測(cè)，同時(shí)注意一次波核傷兩側(cè)的起落，同時(shí)把兩側(cè)起波的點(diǎn)劃記鋼軌上，分別劃出兩最遠(yuǎn)點(diǎn)A、D兩個(gè)最近點(diǎn)B、C。探

15、測(cè)的一次波最大聲程L不超過(guò)軌頭厚度d的2.6倍，核傷中心位置在AD、BC中點(diǎn)O之間。核傷離軌面深渡d1：為： 核傷的垂直高度d2：為d1=BC/2ctg66=0.2BC d2=(AB+CD)/2 ctg66=0.2(AB+CD)核傷的傾斜角為：=tg-15/2 (AB-CD)/AB+CD 當(dāng)AB=CD時(shí)表明核傷是垂直的 當(dāng)ABCD時(shí)表明核傷的下部向A側(cè)傾斜當(dāng)ABCD時(shí)表明核傷的下部向D側(cè)傾斜 在用四點(diǎn)定位法計(jì)算確定一核傷的位置大小和深度后，還可以進(jìn)一步判定核傷在軌頭斷面的橫向位置和橫向?qū)挾龋鐖D核傷橫向?qū)挼臏y(cè)定將校對(duì)探頭在鋼軌上縱向移動(dòng)到一次波的起波及落波中間，這時(shí)將探頭停止前后移動(dòng)，而使探頭

16、橫向從里向外移動(dòng)，當(dāng)探頭里側(cè)晶片靠近軌邊緣，如熒光屏上沒(méi)有一次回波，則此時(shí)可由內(nèi)向外緩緩橫移探頭，當(dāng)視屏上出現(xiàn)回波時(shí)，探頭停止橫移并在鋼軌上劃出標(biāo)記，常常以探頭的前面中間為準(zhǔn)，之后再向外橫移探頭，直到視屏上回波落下來(lái)后將探頭停下，在鋼軌上劃一標(biāo)記，這兩個(gè)標(biāo)記之間的距離就是核傷的橫向?qū)挾?。?yīng)該注意的是橫移探頭測(cè)核傷的寬度必須清楚，由于放探頭的位置關(guān)系，將有若干個(gè)寬度出現(xiàn)，但最大的寬度只有一個(gè)，我們要求找出最大寬度，因此測(cè)核傷的寬度前要找出，探頭縱向移動(dòng)最遠(yuǎn)距離的中間。為了證實(shí)測(cè)的是否是最寬距離，在探頭橫移起始和最后停止前要前后移動(dòng)探頭，看是否還有回波出現(xiàn)，如果有回波，那么標(biāo)記按最寬的算。1.8.

17、兩點(diǎn)定量法在實(shí)際校對(duì)中，由于軌面的情況不同及核傷的傾斜方向不同，常?？吹竭@樣的核傷，從一邊能校對(duì)而從另一邊無(wú)法校對(duì)，這時(shí)就不能采用四點(diǎn)定位定量法，在這種情況下可以采用兩點(diǎn)定量法。假定核傷EF和軌面相垂直，AB兩點(diǎn)是一邊校對(duì)探頭前后移動(dòng)起波和落波兩點(diǎn)，則由圖可推算出核傷的垂直高度為：EF=tg23AO-tg23BO =tg23(AO-BO)=tg23AB=0.4AB在實(shí)際工作中核傷EF絕對(duì)垂直的并不多。除此之外，核傷都垂直于垂直面成夾角，再加上超聲波束擴(kuò)散角的影響，所以用公式計(jì)算算出的高度需加修正。圖b中高EG是實(shí)際核傷位置，EF是EG的垂直高度，可見(jiàn)EFEF。因此需對(duì)計(jì)算所得的EF0.4AB，

18、進(jìn)行修正，根據(jù)多次解剖總結(jié)，修正后的核傷是EF的9/10，于是可算得：傷損的垂直高度EF=9/100.4AB0.36AB,上述公式算出的結(jié)果也是近似值，在實(shí)際使用時(shí)，需要自己總結(jié)，才能得出滿意的定量。第二章 37探頭對(duì)鋼軌螺孔裂紋的探測(cè)37探頭發(fā)射的超聲波在軌頭至軌底間作反射式探傷。主要探測(cè)鋼軌螺孔裂紋，同時(shí)也能探測(cè)軌腰斜裂紋和特殊部分水平裂紋以及軌底橫向裂紋。2.1.螺孔波的顯示規(guī)律為檢查發(fā)現(xiàn)不同趨向的螺孔裂紋，探傷儀均配置二只37探頭，前37為單探頭，后37為37+0的組合探頭。由于探測(cè)方向不同，探頭組合相異，在螺孔波的顯示及探頭的位置上略有差異，圖1為前后37探頭探測(cè)螺孔的探頭位置及螺孔

19、波波位。從圖中表明受探頭的結(jié)構(gòu)影響，后37探頭的入射點(diǎn)比前37后移約10mm，所以在測(cè)定螺孔波波位時(shí)的探頭中心的距離相應(yīng)差10mm，由于探測(cè)方向不同，雖螺孔波波位相同，但顯示過(guò)程相反。 圖（1）前后37探頭探測(cè)螺孔的位置及回波顯示規(guī)律2.2.各探頭的探測(cè)范圍將螺孔劃成四個(gè)象限，各象限都有可能產(chǎn)生螺孔裂紋（圖2），按其探測(cè)方向，前37探頭能發(fā)現(xiàn)、象限的斜裂紋及、象限的水平裂紋。后37探頭能發(fā)現(xiàn)、象限斜裂紋及、象限的水平裂紋。2.3.螺孔裂紋顯示2.3.1.螺孔向下裂紋前37探頭遇到象限向下斜裂紋（圖3a），因?yàn)榱鸭y在螺孔后方，聲程遠(yuǎn)，所以先顯示螺孔裂紋波，再顯示螺孔波，且傷波和孔波間距較大。2.

20、3.2.螺孔向上斜裂紋前37探頭探測(cè)遇到第象限向上斜裂紋時(shí)（圖3b），因?yàn)榱鸭y方向在螺孔的前方，所以先顯示螺孔波，再顯示裂紋波。當(dāng)向上裂紋高度低于螺孔頂面時(shí)，則傷波顯示在螺孔波范圍內(nèi)，當(dāng)向上裂紋較長(zhǎng)，且超過(guò)螺孔頂面時(shí)，則裂紋的回波超過(guò)螺孔波顯示范圍，隨著裂紋的延長(zhǎng)，回波逐漸向0刻度靠近。2.3.3.螺孔水平裂紋前37探頭遇到第、象限間的螺孔水平裂紋時(shí)（圖4），由于螺孔周邊和裂紋之間構(gòu)成角反射，也能顯示螺孔水平裂紋波。裂紋波的波位在螺孔波后方，且和螺孔波靠得很近，并有一個(gè)同時(shí)顯示的過(guò)程。2.4.37探頭遇到軌腰斜裂紋圖5，因?yàn)榱鸭y方向同入射波方向接近垂直，產(chǎn)生回波和報(bào)警。回波顯示離基線0刻度較遠(yuǎn)

21、，則裂紋位置較深，回波位移較大，裂紋較長(zhǎng)，可以配合目視或用0探頭失底波顯示綜合判傷。若使用螺孔反報(bào)警門(mén)應(yīng)注意螺孔徑范圍內(nèi)的軌腰斜裂紋因不報(bào)警而漏險(xiǎn)。其中軌端腰部斜裂的探測(cè)難度較大，很容易誤認(rèn)螺孔斜裂紋，鑒別的方法用0探頭來(lái)觀察裂紋與孔波間有否隙間的底波顯示 圖（5）軌腰斜裂紋探測(cè)情況軌端水平裂紋與端面構(gòu)成直角，37探頭探測(cè)時(shí)回波幅度很強(qiáng)，尤其下顎水平裂紋居多，應(yīng)防止裂紋回波誤認(rèn)顎部反射波（圖6）圖（6）軌端水平裂紋探測(cè)2.5軌底橫向裂紋的探測(cè)在老雜軌區(qū)段或隧道道口內(nèi)，因軌底嚴(yán)重銹蝕或墊板卡損，鋁熱焊接頭軌底焊筋輪廓邊沿，因應(yīng)力集中很容易產(chǎn)生軌底橫向裂紋，且發(fā)生和發(fā)展速度很快，曾多次構(gòu)成斷軌。為

22、此，必須充分利用37探頭的探測(cè)功能，加強(qiáng)對(duì)軌底橫向裂紋的檢測(cè)。2.5.1探測(cè)原理根據(jù)斷軌情況分析，軌底橫向裂紋多數(shù)發(fā)生在軌底三角區(qū)（圖1），裂紋呈“月牙型”擴(kuò)展，且與軌底垂直，構(gòu)成裂紋與底面的直角反射，依據(jù)角反射原理，橫波37探頭在直角面上的反射率達(dá)100%，按其聲程計(jì)算，P50和P60軌，軌底回波均能顯示在儀器給定的探測(cè)范圍內(nèi)（圖2）。為確保軌底裂紋有足夠的報(bào)警顯示，應(yīng)將報(bào)警門(mén)后沿調(diào)至刻度10。圖2 探測(cè)聲程及底角回波顯示2.5.2探測(cè)范圍受探頭設(shè)置的限制，37探 頭只限于探測(cè)軌腰投影范圍內(nèi)的軌底橫向裂紋（圖1），凡在這個(gè)區(qū)域與軌底垂直的裂紋均有良好顯示，若裂紋與軌底垂直面存在橫向夾角（一般

23、大于6）回波將明顯下降。如果裂紋與軌底不溝通，不能形成角反射。2.5.3探測(cè)方法1.前后確法凡發(fā)現(xiàn)軌底裂紋回波都必須用前、后37探頭確認(rèn)（圖3）避免軌底墊板卡損的臺(tái)階波誤認(rèn)傷波或因某一探頭耦合不良導(dǎo)致漏檢。圖1 軌底裂紋探測(cè)范圍 圖3 前后確認(rèn)法第三章 0探頭的探傷3.1探傷原理和功能0探頭是依據(jù)穿透原理兼有反射功能的探傷方法。進(jìn)行穿透探傷時(shí)，由發(fā)射晶片發(fā)射的縱波從軌頭經(jīng)軌腰到軌底，被軌底界面反射后，由另一個(gè)晶片接收，往返聲程為兩倍軌高，為使底波不報(bào)警，均用報(bào)警小方門(mén)鎖住底波，如果鋼軌內(nèi)有縱向裂紋和斜裂紋，超聲波的發(fā)射和接收被阻隔，呈現(xiàn)“失底波報(bào)警”。因0探頭收發(fā)晶片組合在一個(gè)探頭內(nèi)，當(dāng)遇有水

24、平裂紋同樣具有反射式探測(cè)功能，根據(jù)水平裂紋距軌面的深度，在第五基線上顯示不同刻度的裂紋回波。所以0探頭的具有探測(cè)軌頭至軌底間的水平，縱向和斜裂紋功能。同時(shí)可與37互補(bǔ)，探測(cè)螺孔裂紋。3.2水平裂紋的檢查和定位0探頭遇有水平裂紋，產(chǎn)生失底波報(bào)警，在基線0位與底波間顯示水平裂紋回波，根據(jù)基線所代表的探測(cè)場(chǎng)程和回波顯示的刻度進(jìn)行定位，判斷其裂紋距軌面的深度（圖1），結(jié)合報(bào)警時(shí)的探頭位移，測(cè)得裂紋長(zhǎng)度。圖1 水平裂紋探測(cè)1.頭部水平裂紋；2. 腭部水平裂紋；3.腰部水平裂紋； 4. 軌底三角區(qū)水平裂紋；在現(xiàn)場(chǎng)探傷中，還會(huì)遇到下列情況，需要注意分析：3.2.1因受儀器的近區(qū)阻塞影響，軌頭近表面的水平裂紋

25、回波顯示的刻度不一定與實(shí)際裂紋深度一致。3.2.2軌顎水平裂紋多數(shù)呈多次反射顯示，以第一次反射回波定位。3.2.3軌腰水平裂紋處于軌高之半時(shí)，二次反射波正好落在底波小方門(mén)內(nèi)，注意識(shí)別二次反射波和底波位置的差別，結(jié)合腰軌觀察，分辨單側(cè)水平裂紋和變形螺孔頂面的二次反射。3.2.4遇有軌腰單側(cè)水平裂紋，會(huì)同時(shí)顯示底波和水平裂紋回波。鋼軌頭部一側(cè)或顎部圓弧處有水平裂紋，易被檢查發(fā)現(xiàn)。3.2.5焊接接頭下顎水平裂紋，多數(shù)從焊筋外側(cè)向內(nèi)擴(kuò)展，根據(jù)斷口分析裂紋的擴(kuò)展規(guī)律，可采用儀器和手工相結(jié)合方式進(jìn)行檢查和監(jiān)視。3.3螺孔裂紋的檢查和分析3.3.1螺孔波的顯示過(guò)程螺孔可以說(shuō)是一種特殊裂紋，0探頭探測(cè)螺孔及軌

26、腰導(dǎo)線孔，軌撐孔等都有螺孔波顯示。以標(biāo)準(zhǔn)孔為例，螺孔波的顯示過(guò)程為：底波底波螺孔波螺孔波螺孔波底波底波。當(dāng)螺孔探測(cè)的波形符合上述規(guī)律，說(shuō)明螺孔完好。如果顯示過(guò)程不明，或在進(jìn)出孔時(shí)，螺孔波和底波交替遲緩，并產(chǎn)生其它波形，應(yīng)進(jìn)一步確認(rèn)有否裂紋和變異。3.3.2螺孔水平裂紋的檢查1.螺孔水平裂紋一般都在螺孔的中間部位，所以傷波顯示在螺孔波的后方。2.螺孔單側(cè)水平裂紋，多數(shù)會(huì)出現(xiàn)螺孔波，傷波和底波同時(shí)顯示的瞬間，當(dāng)出現(xiàn)這種顯示，應(yīng)將探頭橫向移動(dòng)，觀察傷波變化情況，確定半邊裂的具體部位，由于半邊裂的橫向深度不一或探頭位置偏離軌面中心軸線等因素，有可能發(fā)生漏檢，因而應(yīng)經(jīng)常注意探頭位置的調(diào)整。3.4縱向裂紋

27、的檢查和判斷縱向裂紋在鋼軌端部發(fā)現(xiàn)較少，多數(shù)產(chǎn)生在大小腰，它的長(zhǎng)度不一，從幾厘米至十幾米，軌頭、軌腰、軌底部位都有可能存在。甚至縱貫整根鋼軌。一般看不見(jiàn)，摸不到，需要認(rèn)真判斷和鑒別。3.4.1縱向裂紋的鑒別方法在鋼軌外觀狀態(tài)正常的條件下，0探頭探測(cè)發(fā)現(xiàn)縱向裂紋的顯示特點(diǎn)，是失底波或底波減弱報(bào)警，為避免因軌底（腰）嚴(yán)重銹蝕的干擾，一般應(yīng)適當(dāng)開(kāi)大增益，觀察底波有否顯示。若有底波顯示，可以不判傷，如果仍無(wú)底波顯示，或有其它回波，可初步判為縱向裂紋，其長(zhǎng)度一般以失底波報(bào)警的探頭位移距離確定。3.4.2縱向裂紋的波形顯示1.直線型縱向裂紋，一般產(chǎn)生在軌底或軌腰部位，多數(shù)存在的傾斜劈裂，發(fā)射的聲波被阻隔，

28、出現(xiàn)失底波報(bào)警。2.曲線型縱向裂紋，當(dāng)縱向裂紋的形狀不規(guī)則，傷損的寬度和深度各不相同時(shí)，有時(shí)會(huì)顯示位置不固定的回波，開(kāi)大增益時(shí)，也會(huì)顯示斷續(xù)的軌底回波。3.開(kāi)口型縱向裂紋，橫向?qū)挾容^大，入射的超聲波在其開(kāi)口頂端反射，回波幅度強(qiáng)，波型穩(wěn)定，可依據(jù)回波顯示的刻度確定開(kāi)口部位的深度。3.4.3縱向裂紋的位置判斷1.軌頭縱向裂紋，用備用0探頭接五通道，將探頭置于軌頭外側(cè)，以無(wú)傷軌頭側(cè)面的等分波和有傷軌頭等分波比較，估算傷損存在位置和正確測(cè)定長(zhǎng)度。同時(shí)可目視軌面黑線顎部有否透銹進(jìn)行綜合判斷。2.軌腰縱向裂紋，可參照上述方法判斷，由于軌腰寬度窄，等分波間隔小，應(yīng)注意分辨。3.軌底縱向裂紋，用70接頭接一通

29、道，置于軌腳坡面與軌腰生直，先后在有傷部位進(jìn)行比較，依據(jù)坡面回波差異判定。第四章 基本要求 鋼軌各探傷區(qū)域的劃分4.1.區(qū)：軌頭部位為70探頭探測(cè)區(qū)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)容易產(chǎn)生核傷、擦傷、剝離、掉塊、水平裂紋缺陷。 區(qū)：軌腰、軌頭和軌底的投影部位，該區(qū)用70、37、0探頭探測(cè)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)容易產(chǎn)生斜裂紋、螺孔裂紋、水平裂紋、軌腰、軌底垂直縱向裂紋等缺陷。 區(qū)：軌底兩邊部，鑒于目前探傷條件的限制，鋼軌區(qū)還無(wú)法探測(cè)。不發(fā)現(xiàn)軌底兩側(cè)有疑問(wèn)時(shí)，可用校對(duì)探頭復(fù)查。4.2. 70探頭的基本要求4.2.1應(yīng)防止接頭1m區(qū)域核傷的漏檢鋼軌接縫二端各1m區(qū)域是核傷的多發(fā)處，由于儀器進(jìn)入這一區(qū)域，正好37探頭射及螺孔或

30、導(dǎo)線孔，螺孔反射回波引起的報(bào)警干擾了核傷回波的報(bào)警，同時(shí)，因進(jìn)入接頭或域探傷人員的注意力都集中在三、四通道，觀察螺孔裂紋回波的顯示，忽視了一、二通道的顯示和報(bào)警，很容易導(dǎo)致核傷的漏檢。4.2.2 應(yīng)根據(jù)核傷存在規(guī)律綜合判傷在探傷中每個(gè)探傷人員應(yīng)注意傷損規(guī)律的分析，根據(jù)傷損存在的部位，趨向合理布局探頭位置和組合排列，采取多種方式檢查判斷。焊補(bǔ)層下的核傷，核源多數(shù)在焊補(bǔ)層下最深點(diǎn)，由殘余裂紋發(fā)展形成，應(yīng)注意70探頭的二次波探傷，同時(shí)結(jié)合0探頭檢查焊補(bǔ)層有否脫離。大運(yùn)量區(qū)段曲線上股的魚(yú)鱗傷，其特征存在縱橫兩個(gè)傾斜面，在復(fù)線區(qū)段儀器迎著列車(chē)方向推行時(shí)，應(yīng)將后發(fā)70探頭偏內(nèi)，有利于對(duì)魚(yú)鱗破損引核傷的探測(cè)

31、。4.2.3 應(yīng)堅(jiān)持70探頭發(fā)射方向的定期調(diào)換核傷的傾斜方向正好與聲束發(fā)射方向正交，具有良好的反射條件。如果核傷的傾斜方向相反，就需要把探頭的發(fā)射方向調(diào)換，以保證對(duì)不同傾斜核傷的檢查，或采用不同探頭組合的儀器，作周期性更換探傷。4.2.4 應(yīng)經(jīng)常檢查探頭的位置和偏角對(duì)于同樣大小的核傷，探頭的偏角a與報(bào)警長(zhǎng)度D有直接關(guān)系，偏角過(guò)大會(huì)影響核傷的檢測(cè)，應(yīng)經(jīng)常測(cè)定和調(diào)整探頭的偏角。對(duì)于曲線檢查，應(yīng)根據(jù)鋼軌磨耗程度在調(diào)整0探頭位置時(shí)，同步調(diào)整70探頭。4.2.5 應(yīng)重視薄弱處所的檢查和校對(duì)根據(jù)鋼軌受力狀態(tài)應(yīng)特別重視小腰內(nèi)側(cè)，曲線上股，長(zhǎng)大坡道變坡點(diǎn)和道岔基本軌豎切部位的檢查，由于尖軌高于曲基本軌，探傷時(shí)

32、應(yīng)擦去油污，正反相各查一遍，入冬前應(yīng)進(jìn)行儀器的校對(duì)檢查，同時(shí)不能忽視擦傷（水平）下核傷的檢查和校對(duì)。4.3 37探頭的基本要求4.3.1探頭一定要置于軌面，軌頭中心線上，使聲束通過(guò)軌墻整個(gè)寬度。4.3.2.增益不要太高，太高易出端面軌頭頂角波。4.3.3.裂紋位置、長(zhǎng)度要根據(jù)出波順序、刻度位置波的移動(dòng)量和探頭移動(dòng)距離，綜合分析判斷一般情況下回波的顯示刻度值越大則傷越深，波滾動(dòng)距離也最大，裂紋也越長(zhǎng)。4.3.4.對(duì)、象限小于7mm上斜裂紋波在小方門(mén)內(nèi)不報(bào)警，超過(guò)7mm時(shí)波才移動(dòng)出方門(mén)前沿并報(bào)警，所以檢查時(shí)應(yīng)細(xì)看視屏內(nèi)的回波分辨。4.3.5.螺孔的橫向產(chǎn)生裂紋，回波距方門(mén)后沿0.2格以外起波，平裂

33、與孔的交點(diǎn)波束正好打在角上反射最強(qiáng)，此時(shí)降低儀器靈敏度依然可見(jiàn)此波隨著儀器前移，波在跳躍，此時(shí)可用0探頭校對(duì)。4.3.6因更換鋼軌時(shí)，有時(shí)改鉆軌孔易“”字孔，發(fā)現(xiàn)后用37探頭校對(duì)，出波與波移位一樣，可確認(rèn)雙孔。4.3.7.對(duì)于氧氣場(chǎng)割的軌孔，一般波移位較大，并都出現(xiàn)兩個(gè)象限以上有傷波顯示，但位移不大。發(fā)現(xiàn)后即判定傷。4.3.8. “棺材頭”鋼軌，斷面回波及倒打螺孔波由小方門(mén)外移到后沿以里。4.3.9.對(duì)于軌縫處的斜裂紋，具有很好的發(fā)現(xiàn)能力，在無(wú)縫線路小方門(mén)要移出大方門(mén)外，以免軌墻上的小裂紋落入小方門(mén)內(nèi)不報(bào)警而引起漏檢。4.4 0探頭的基本要求4.4.1正確運(yùn)用小方門(mén) 1.為避免螺孔水平裂紋及螺

34、孔范圍內(nèi)的軌腰水平裂紋進(jìn)入小方門(mén)內(nèi)不報(bào)警，應(yīng)將螺孔波的后沿，底波的前沿分別與二只小方門(mén)的前、后沿對(duì)齊。 2.五通道小方門(mén)寬度，受三、四通小方門(mén)控制，一般10mm左右，則螺孔頂面上方約25mm為“報(bào)警盲區(qū)帶”這一區(qū)域產(chǎn)生的軌水平裂紋將顯示在第一小方門(mén)內(nèi)而不報(bào)警，在檢查中仍應(yīng)堅(jiān)持慢走細(xì)看。4.4.2堅(jiān)持儀器和手2相結(jié)合0探頭引失底波報(bào)警的因素許多，軌面擦傷，油污灰砂，軌底（腰）銹蝕嚴(yán)重，探頭位置偏離軌面中心等。需要通過(guò)目視、去污、調(diào)整方法排除。對(duì)于縱向裂紋已延至軌端可拆至軌端可拆卸螺絲或在其端面觀察裂紋是否存在，而年?duì)t號(hào)印記，軌腰鼓泡或調(diào)邊使用鋼軌的顎部疲勞裂紋都可采用眼看、手摸和鏡照的方法加以確認(rèn)。4.4.3重點(diǎn)研究問(wèn)題第五章 倒打螺孔波前37的聲束到鋼軌端，反射回來(lái)打在軌孔上稱(chēng)為倒打軌孔波，由于超聲波束在軌端有很復(fù)雜的反射回波，下面用計(jì)算方法說(shuō)明之60kg/m軌