《無損檢測 軌道交通雙軌探傷設(shè)備 標(biāo)定試塊-編制說明》

一、標(biāo)準(zhǔn)編制說明內(nèi)容

1、工作簡要過程，來源、主要參加單位和工作組成員等

依據(jù)中國鐵路總公司印發(fā)的《雙軌式鋼軌超聲波探傷儀暫行技術(shù)條件》

（TJ/GW157-2017）和參與的鐵路總公司重大課題項目《高鐵鋼軌淺表層缺陷快

速檢測關(guān)鍵技術(shù)研究及裝備研制》，國家科技部重大科學(xué)儀器開發(fā)專項《在役鋼

軌缺陷綜合檢測監(jiān)測設(shè)備開發(fā)與應(yīng)用》，每年需對軌道交通雙軌探傷設(shè)備進(jìn)行技

術(shù)狀態(tài)鑒定，軌道交通雙軌探傷采用動態(tài)標(biāo)定方式，鋪設(shè)低速、高速試驗線，建

立由靜態(tài)到動態(tài)、低速到高速的探傷標(biāo)定體系，保證檢測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)，對軌道交

通雙軌探傷設(shè)備的技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用提供重要的指導(dǎo)作用。該項目的實施，不僅可

以促進(jìn)我國探傷裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時對我國機械設(shè)備制造業(yè)及冶金、材料生產(chǎn)

的發(fā)展也具有十分重要的推動作用，對促進(jìn)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)進(jìn)步，擴大社會就業(yè)，

產(chǎn)生積極的影響。

主要參加單位和工作組成員有：南京航空航天大學(xué)，王平、賈銀亮、李開宇、

石玉、姚恩濤；中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，耿明、許勇、何杰；中國鐵

道科學(xué)研究院，張玉華、熊龍輝、李培、鐘艷春；南京派光高速載運智慧感知研

究院有限公司，徐維磊、趙戰(zhàn)軍。

2、標(biāo)準(zhǔn)化對象簡要情況及制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

1）標(biāo)準(zhǔn)化對象簡要情況

（1）產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

①產(chǎn)品主要品種、產(chǎn)量及生產(chǎn)廠家

目前，鐵路部門廣泛采用鋼軌探傷車對鋼軌進(jìn)行周期性超聲波探

傷，朔黃鐵路公司自2013年引進(jìn)鋼軌探傷車，最高檢測速度為80ｋｍ／

ｈ，實現(xiàn)了正線鋼軌快速檢測，具有安全、高效、連續(xù)及全天候的特點，

自運用以來累計檢出重傷400余處，在鋼軌防斷方面發(fā)揮了重大作用。

為此，朔黃鐵路公司通過改造、研發(fā)試驗裝置，制定探輪測試標(biāo)準(zhǔn)，建立

了一套完整的從探輪到系統(tǒng)、從靜態(tài)到動態(tài)的探傷車超聲檢測系統(tǒng)標(biāo)定

體系，保證檢測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)。

1

②產(chǎn)品主要用途及質(zhì)量情況

鋼軌承受車輪傳來的壓力和沖擊載荷，服役過程中出現(xiàn)的傷損直接影響其機

械結(jié)構(gòu)性能和使用壽命。傷損在發(fā)展過程中，將對鋼軌不同位置造成威脅。按照

發(fā)生的位置，可以劃分成鋼軌表面疲勞和應(yīng)力集中、鋼軌表面裂紋損傷、鋼軌內(nèi)

部核傷、鋼軌軌顎損傷、鋼軌螺孔損傷和軌底損傷。地鐵鐵路鋼軌表面的傷損，

主要表現(xiàn)為鋼軌表面材料組織結(jié)構(gòu)變化和疲勞、擦傷、波磨、軌頭表面及近表面

裂紋、剝離掉塊、踏面壓潰等。

鋼軌模擬表面裂紋試塊是采用兩根長度3.125米的60軌焊接組合而成，

總長6.25米。整根鋼軌上共加工6組不同類型的模擬裂紋。人工傷損的寬度

根據(jù)實際加工能力應(yīng)盡量窄。且各人工傷損之間的間隔（間隔指的是兩個傷損

之間的最近水平距離）都為100mm。每組裂紋缺陷的間隔最少為300mm。詳見：

附件(一)圖紙。

不同深度的裂紋

與列車運行方向成45°角度，與水平面成30°角度，踏面發(fā)展長度5mm，

深度分別0.35mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.7mm、3.5mm、5.0mm。

不同長度的裂紋

與列車運行方向成45°角度，與水平面成30°角度，踏面發(fā)展長度分別

1mm、2mm、3m、5mm、10mm、15mm，深度2.7mm。

與列車運行方向成不同角度的裂紋

與列車運行方向分別成15°、30°、45°、60°、90°角度，與水平面成30°

角度，踏面發(fā)展長度5mm，深度2.7mm。

2

與水平面成不同角度的裂紋

與列車運行方向成45°角度，與水平面分別成5°、10°、15°、30°、

45°、90°角度，踏面發(fā)展長度5mm，深度2.7mm。

不同埋藏深度的裂紋

與列車運行方向成90°角度，與水平面分別成90°角度，踏面發(fā)展長度

5mm，深度5mm。埋藏深度分別為0mm、1mm、2mm、3mm、5mm、7mm。

2）制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

（1）制修訂標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)或理由

3

鋼軌表面?zhèn)麚p多出現(xiàn)在軌頭表面處，范圍廣、早期危害相對較輕，但若不采

取有效措施控制，則會發(fā)展為近表面裂紋，將對軌距角造成嚴(yán)重?fù)p害。此外，在

鋼軌的巡檢和探傷作業(yè)中，表面?zhèn)麚p的存在會對傳統(tǒng)的以超聲波技術(shù)為主的內(nèi)部

核傷的判別和鑒定造成嚴(yán)重干擾。

兩種不同損傷程度擦傷實物圖如下圖所示。

（a）白層組織擦傷

（b）已形成掉塊擦傷

圖鋼軌擦傷

高速鐵路鋼軌踏面隱傷已成為國內(nèi)外鋼軌滾動接觸疲勞中的主要傷損形式

之一，容易出現(xiàn)在列車運行速度較高鋼軌強度等級較高及列車加減速區(qū)段。隱傷

又稱為鋼軌踏面裂紋或踏面壓潰，裂紋開口朝著軌頭內(nèi)頂角方向，當(dāng)輪軌接觸應(yīng)

力與鋼軌殘余應(yīng)力的疊加超出安定極限值時，因鋼軌表層產(chǎn)生塑性流動，萌生表

面微裂紋。鋼軌踏面隱傷是初始微裂紋在某種特定影響因素作用下擴展形成的，

鋼軌踏面隱傷一旦形成，在輪軌力作用下會產(chǎn)生踏面橢圓形凹陷，同時伴有V

形裂紋，且裂紋隨著輪軌作用力的疊加不斷擴展，對軌道平順性、高速列車運行

平穩(wěn)性造成不利影響，嚴(yán)重時導(dǎo)致鋼軌斷裂，從而危及行車安全。鋼軌隱傷實物

圖如下圖所示。

圖2鋼軌隱傷

（2）制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

遵循“面向市場、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時推出、及時修訂、不斷完善”

的標(biāo)準(zhǔn)編制原則，并與技術(shù)創(chuàng)新、試驗驗證、產(chǎn)業(yè)推進(jìn)、應(yīng)用推廣相結(jié)合，統(tǒng)籌

推進(jìn)。

4

在確定本標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容時，綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)的使用習(xí)慣和用戶的利益，尋

求最大的經(jīng)濟、社會效益，充分體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上的先進(jìn)性和技術(shù)上的合理性。

本標(biāo)準(zhǔn)的起草宗旨：在符合適用性的前提下，盡量降低標(biāo)準(zhǔn)的各項要求、簡

化方法過程，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。

本標(biāo)準(zhǔn)在結(jié)構(gòu)編寫和內(nèi)容編排等方面依據(jù)GB/T1.1《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1

部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》進(jìn)行編寫。

本課題集中了科研院所、制造廠商、最終用戶等多方優(yōu)勢，組成創(chuàng)新能力強、

知識結(jié)構(gòu)合理的技術(shù)攻關(guān)團隊，利用產(chǎn)、研、用技術(shù)攻關(guān)團隊的優(yōu)勢，可保障本

課題的順利進(jìn)行。

3、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的項目

本標(biāo)準(zhǔn)為自主起草。國內(nèi)尚未有類似的標(biāo)準(zhǔn)，國外已有類似的標(biāo)準(zhǔn)，故本標(biāo)準(zhǔn)采用國際

規(guī)范或國外先進(jìn)技術(shù)。本標(biāo)準(zhǔn)水平為國際先進(jìn)水平。

4、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容（包括牌號、成分、性能指標(biāo)、型號、各種參數(shù)、

公式、試驗方法、檢驗規(guī)則等）確定的論據(jù)（包括試驗、驗證、統(tǒng)

計數(shù)據(jù)等），修訂標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)列有新舊標(biāo)準(zhǔn)的對比分析。

依據(jù)中國鐵路總公司印發(fā)的《雙軌式鋼軌超聲波探傷儀暫行技術(shù)條件》

（TJ/GW157-2017）和參與的鐵路總公司重大課題項目《高鐵鋼軌淺表層缺陷快

速檢測關(guān)鍵技術(shù)研究及裝備研制》，國家科技部重大科學(xué)儀器開發(fā)專項《在役鋼

軌缺陷綜合檢測監(jiān)測設(shè)備開發(fā)與應(yīng)用》，國家自然科學(xué)基金委員重大科學(xué)儀器開

發(fā)專項《鋼軌接觸疲勞及裂紋多物理高速巡檢監(jiān)測技術(shù)攻關(guān)》，國家科技部國家

質(zhì)量基礎(chǔ)的共性研究與應(yīng)用重點研發(fā)專項《材料損傷電磁無損檢測與評估關(guān)鍵技

術(shù)研究及儀器研制》。制定相關(guān)團體標(biāo)準(zhǔn)以保證雙軌探傷設(shè)備研發(fā)、檢測、使用、

維護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)化。

?本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了雙軌探傷車鋼軌內(nèi)部超聲波探傷方法，適用于鋼軌母材內(nèi)部

大面積傷損超聲波探傷，包括內(nèi)部核傷、軌底傷損、焊縫傷損狀況的檢驗。

?本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了雙軌探傷車鋼軌軌頭表面電磁探傷方法，適用于鋼軌母材頂

表面?zhèn)麚p電磁探傷，包括擦傷、掉塊、魚鱗傷狀況的檢驗。

?本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了雙軌探傷設(shè)備的動力系統(tǒng)、安全防護(hù)措施、限界表準(zhǔn)。

5

?本標(biāo)準(zhǔn)的實施主體為海下油氣田開采的產(chǎn)品等

?本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，有利于把握水下井口和采油樹產(chǎn)品質(zhì)量，將會給中國帶來

良好的社會效益和一定的經(jīng)濟效益。

5、主要試驗（或驗證）結(jié)果的分析、綜述報告、技術(shù)經(jīng)濟論證，預(yù)

期的經(jīng)濟效果等。

目前襄陽金鷹重型工程機械廠，已安裝一段標(biāo)定試塊，如附件一所示。在其

安裝地點，由中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司基礎(chǔ)設(shè)施檢測研究所牽頭，進(jìn)行

了基于鋼軌探傷車的鋼軌母材淺表層缺陷綜合檢測試驗。

綜合檢測鋼軌探傷車暫定型號為GTC-80ⅡX鋼軌探傷車樣車，集成了超聲

波、電磁、軌面高清成像、鋼軌輪廓檢測技術(shù)手段，整車及檢測設(shè)備如下圖所示。

圖融合多種檢測技術(shù)的綜合檢測鋼軌探傷車

檢出率結(jié)果為：電磁探傷檢測系統(tǒng)的自動識別平均人工傷損檢出率為

99.29%，不低于80%，；軌面高清探傷檢測系統(tǒng)的自動識別平均人工傷損檢出率

為100%，不低于80%；廓形檢測系統(tǒng)檢測到的廓形數(shù)據(jù)與平交道口廓形形狀一致，

動態(tài)標(biāo)定合格。

多系統(tǒng)同步試驗結(jié)果為：通過對鋼軌探傷車（GTC-80IIx型）超聲波探傷系

統(tǒng)、電磁探傷系統(tǒng)、軌面高清檢測系統(tǒng)和鋼軌輪廓檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步進(jìn)行試驗，

得出如下表所示結(jié)論：

6

（1）超聲波和電磁數(shù)據(jù)同步試驗

22次檢測中距離差值與平均距離差值的差均小于500mm，動態(tài)標(biāo)定合格。

（2）鋼軌輪廓數(shù)據(jù)同步試驗

20次檢測中道口處廓形信號和校準(zhǔn)里程更新處信號的距離差均小于3m，動

態(tài)標(biāo)定合格。

（3）軌面高清數(shù)據(jù)同步試驗

22次檢測中淺表層人工傷損軌一端接頭處軌面高清信號和校準(zhǔn)里程更新處

信號的距離差均小于3m，動態(tài)標(biāo)定合格。

（4）超聲波數(shù)據(jù)同步試驗

22次檢測中淺表層人工傷損軌一端接頭處軌面高清信號和校準(zhǔn)里程更新處

信號的距離差均小于3m，動態(tài)標(biāo)定合格。

6、與有關(guān)的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。

本標(biāo)準(zhǔn)與我國的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標(biāo)準(zhǔn)沒有沖突。

7、對征求意見及重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)。

本標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，尚無出現(xiàn)未采納的重大分歧意見。

8、標(biāo)準(zhǔn)水平建議，預(yù)期的社會經(jīng)濟效果。

采用新型鎳基等高合金焊絲制做的新一代復(fù)合材料。它具有鋼產(chǎn)品的高強韌

性和高耐磨性，可以反復(fù)修復(fù)多次，能使鋼材料降低消耗，大幅降低成本。主要

用于冶金、采礦、機械、石油、電力等行業(yè)中大量使用的易磨損零件、工模具的

制造與修復(fù)。

堆焊層超聲波探傷方法，在國內(nèi)一直沒有好的標(biāo)準(zhǔn)可參考，存在超聲試塊控

制和靈敏度設(shè)置不正確，以及超聲檢測方法不可靠，并且堆焊產(chǎn)品沒有驗收標(biāo)準(zhǔn)

等等，而國外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已形成多年，非常成熟。如何確定產(chǎn)品堆焊質(zhì)量，成為無

損檢測領(lǐng)域重大課題。

本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)這些國際標(biāo)準(zhǔn)對基材和耐腐蝕合金堆焊之間交界面熔接的部分

作相關(guān)規(guī)定，并結(jié)合我國產(chǎn)品堆焊層制造和使用