4-70°探頭探傷(初級)

1、70探頭鋼軌探傷 采用橫波在鋼軌軌頭內(nèi)進(jìn)行反射式探傷，主要探測軌頭核傷和鋼軌焊縫軌頭的夾碴、氣孔和裂紋等。70探頭的作用一偏角掃查 為了一次性檢查較大范圍軌頭內(nèi)、外側(cè)傷損，采用70探頭置軌面與鋼軌縱向呈一定的偏角掃查，使入射鋼軌中的橫波經(jīng)軌顎反射來擴(kuò)大掃查范圍。一、聲波的傳播途徑 2二次波 超聲波經(jīng)軌頭下顎反射后，尚未被軌頂面反射之前，由傷損或軌端斷面反射的回波，圖1聲束12段。 1一次波 探頭發(fā)射的超聲波在未被軌頭下顎反射之前，由傷損或軌端斷面反射的回波，圖1聲束01段。圖1 偏角放置70探頭聲波在軌頭內(nèi)的走向二無偏角掃查 為了有效檢測軌頭中心區(qū)域的橫向裂紋，采用70探頭置軌面中心，聲束方向

2、與鋼軌縱向平行，入射鋼軌中的聲波由軌面向軌頭三角區(qū)傳播圖2，有利于發(fā)現(xiàn)鋼軌軌頭中心區(qū)域橫向裂紋。圖2 無偏角放置70探頭聲波在軌頭內(nèi)的走向二、軌端回波顯示一A型顯示的偏角掃查 當(dāng)70探頭入射點距軌端60kg/m軌216mm左右圖3a，熒光屏刻度9.2左右儀器標(biāo)定為橫波聲程1：2.5，將顯示軌端頂角反射波；隨著探頭向軌端移動，由位置0移至位置1，回波由刻度9.2向5.0移動圖3b，這時二次波由軌端頂角向軌顎方向移動，同時，在熒光屏刻度4.8處顯示軌顎底角波圖3c，探頭位置距軌端108mm左右，繼續(xù)前移，二次回波波幅下降，一次回波波幅上升圖3d，并隨著探頭從位置1移向位置2，一次回波由刻度4.6向

3、1.0處移動圖3e。圖3 偏角70探頭軌頭端面回波A型顯示過程：60 kg/m軌、軌顎面中心距軌頂面約為39.5mm、折射角70、標(biāo)定比例1:2.5，二次波：F=39.5cos702259.24，聲稱調(diào)節(jié)儀器。 1上述是70探頭發(fā)射方向和探頭移動方向相同的顯示過程，由于鋼軌探傷儀上還裝有向后發(fā)射的70探頭，即探頭移動方向與發(fā)射方向相反，因此，該探頭軌端斷面回波顯示正好與上述過程相反，回波從刻度值小向刻度值大的方向移動，先顯示一次回波，再顯示二次回波。2鋼軌探傷儀為提高二次波探傷靈敏度，接70探頭的通道，接收放大電路中采取遠(yuǎn)距離補償方式，加上二次波是經(jīng)軌顎反射，受聲束擴(kuò)散、軌頭側(cè)面和頂面的影響，

4、二次波在軌頭內(nèi)的反射較復(fù)雜，呈多支波交替顯示現(xiàn)象；另外，為防止近區(qū)雜波而產(chǎn)生頻繁報警，在接收電路中又采取近區(qū)抑制方式，使一次回波移不到0刻度。這些均屬于正?，F(xiàn)象，切勿為追求一次回波位移到0刻度或二次回波單支波顯示，而采取提高或降低探傷靈敏度，這樣不利于鋼軌探傷。 二A型顯示的無偏角掃查當(dāng)無偏角70探頭入射點距軌端60kg/m軌140mm左右圖4a，熒光屏刻度10.0儀器標(biāo)定為橫波聲程1：1.5，顯示軌端反射波；隨著探頭向軌端移動，探頭距軌端距離越來越小，回波由刻度大向刻度小移動圖4b，它的顯示特點與偏角70探頭端面回波顯示不同，只有一次波，無二次波。圖4 直70探頭軌頭端面回波A型顯示過程三B

5、型顯示B型顯示與A型顯示不同，某處反射回波，在屏幕上只以一個點表示回波的空間位置。當(dāng)70探頭入射點距軌端60kg/m軌216mm左右，熒光屏軌顎線下開始出現(xiàn)回波反射點圖5a，由于二次回波反射，聲程大于一次波，折算出的深度大于軌顎厚度，因此顯示回波的“點出現(xiàn)在軌顎線下部；隨著探頭向軌端移動，探頭由位置0接近位置1，回波聲程越來越小，B型顯示回波點向上延伸接近軌顎線圖5b；探頭移過位置1時，回波顯示圖會出現(xiàn)繼續(xù)向上延伸和在軌顎線上同時出現(xiàn)回波顯示點，這是一、二次波交替中出現(xiàn)的現(xiàn)象圖5c；當(dāng)探頭移至軌端上，回波顯示點接近軌面線圖5e。圖5 70探頭軌頭端面回波B型顯示過程三、聲束覆蓋范圍了解和掌握聲

6、束覆蓋范圍，對實際探傷中波形分析有很大幫助。目前，鋼軌探傷儀的探傷工藝一般都采用70探頭在軌面偏角和無偏角兩種掃查方式，偏角掃查是利用軌顎反射作用，擴(kuò)展掃查范圍；無偏角掃查是為彌補偏角掃查未檢測的區(qū)域。 一偏角掃查聲束覆蓋范圍1一次波聲束覆蓋范圍約占軌頭總面積約20%圖6a，實際掃查面積大小與探頭偏角、位置和探傷靈敏度等有關(guān)。2二次波聲束覆蓋范圍約占軌頭總面積約45%圖6b。3同時用兩個70探頭，一個檢查軌頭內(nèi)側(cè)，另一個檢查軌頭外側(cè)，由于探頭偏角的因素，在軌頭中下部仍存在一個“盲區(qū)圖6c。圖6 偏角70探頭聲束覆蓋范圍示意圖聲束覆蓋范圍的檢驗方法是在軌端不同位置上向內(nèi)縱向鉆平底孔圖7，模擬不同

7、位置的核傷，按正常探傷方法對每一個平底孔進(jìn)行探測，并記錄回波位移情況表1。從表中可以看出，軌頭中部檢測靈敏度比較低，正常探傷靈敏度下，10、15、20號孔無回波，如傷損處于該區(qū)域是無法檢測出；9、14、18、19、21、22號孔只有一次回波，說明70探頭偏角掃查，對軌頭側(cè)面靈敏度較高，對軌頭中部檢測困難，因此，采用70探頭偏角掃查，軌頭中部存在一定的“盲區(qū)，必須使用無偏角70探頭來彌補。圖7 平底孔試塊孔位示意表1 平底孔回波顯示記錄孔號回波位移孔號回波位移孔號回波位移孔號回波位移孔號回波位移16.37.726.08.436.48.640.91.18.59.257.77.865.56.575.

8、86.681.21.57.27.691.11.810114.65.8122.22.75.26.0131.82.57.27.4142.02.315163.44.44.55.1173.03.64.65.7182.43.4192.22.620213.14.4223.44.4二無偏角掃查聲束覆蓋范圍根據(jù)晶片寬度和聲束擴(kuò)散特性，無偏角70探頭的聲束覆蓋范圍約為軌頭總面積的20%圖8，從圖中可知對，主要探測軌頭中部。圖9 無偏角70探頭聲束覆蓋范圍示意圖圖9 兩個偏角加一個無偏角70探頭聲束覆蓋范圍示意圖根據(jù)兩個偏角70探頭聲束覆蓋范圍圖9a，再增加一個無偏角70探頭探測，三個70探頭同時使用，聲束可覆蓋

9、整個軌頭范圍，滿足軌頭全面掃查的目的圖9b。四、核傷回波顯示70探頭屬反射式探傷法，探傷中無傷損存在時，一般不會有回波顯示，當(dāng)遇有傷損，且反射回波能被探頭接收時，熒光屏顯示傷波并報警，探傷人員可根據(jù)回波顯示特點，大約確認(rèn)傷損存在的位置和大小。一規(guī)那么核傷的顯示規(guī)那么核傷是指核傷反射面與鋼軌縱向根本垂直。 1偏角檢測核傷回波顯示核傷位于軌顎附近 由于傷損存在于一、二次波掃查區(qū)，且接近軌顎，因此，A型顯示在熒光屏刻度5.0左右，一、二次回波連續(xù)顯示圖10a；B型顯示有軌顎線附近，且傷波圖形較長。核傷位于軌頭上方 一、二次波掃查區(qū)，A型顯示回波在熒光屏掃描線上分兩次顯示，兩次顯示越靠近掃描線兩端，那

10、么核傷距軌面越近圖10 b；B型顯示在軌面線附近和離軌顎線較遠(yuǎn)的下方。核傷位于軌頭一側(cè)上角 處于二次波掃查區(qū)內(nèi)，A型顯示回波顯示于熒光屏刻度5.0以后，回波位置刻度越大，核傷距軌面越近圖10c；B型顯示傷損圖形在軌顎線下方，離軌顎線距離越大，核傷越靠近軌面。圖10 偏角探測核傷的位置和回波顯示規(guī)那么核傷回波顯示規(guī)律一般具有傷損垂直高度越大，A型顯示回波位移越大、B型顯示傷損圖形越長的特點；傷損位于一、二次重疊掃查區(qū)時，那么A型顯示一、二次波都有，B型顯示在同一垂線附近出現(xiàn)兩個傷損圖形；假設(shè)核傷處于一次波掃查范圍之外，那么A型顯示僅有二次波顯示，B型顯示在軌顎線下方僅有一個傷損圖形；如果核傷直徑

11、已經(jīng)很大，那么A型顯示傷波近似與軌端回波，B型顯示較長的傷損圖形從軌顎線下方至軌面線附近。2無偏角檢測核傷回波顯示核傷的位置與回波顯示刻度相對應(yīng)圖11，傷損越淺，A型顯示回波位置靠近起點，B型顯示靠近軌面線，反之，傷損越深，A型顯示回波位置靠近基線后端，B型顯示靠近軌顎線。圖11 無偏角探測核傷位置和回波顯示二傾斜核傷的顯示由于疲勞源的傾斜，以及雙線地段列車單向運行或單線地段上、下行列車運量懸殊，使核傷早期呈傾斜性開展，給核傷檢查帶來難度。由于核傷傾斜后，傷損回波途徑發(fā)生改變，傷損回波的顯示規(guī)律與規(guī)那么性核傷不相同，認(rèn)識傾斜性核傷回波顯示規(guī)律，對波形分析、防止核傷漏檢有益。1偏角檢測傾斜核傷回

12、波特點核傷位于軌顎附近 雖然傷損存在于一、二次波掃查區(qū)，當(dāng)探頭接收不到二次波時圖12a，A型顯示回波在5.0之前，B型顯示在軌顎線之上；當(dāng)探頭接收不到一次波時圖12b，A型顯示回波在5.0之后，B型顯示在軌顎線之下。圖12 偏角檢測傾斜核傷位置和回波顯示核傷位于軌頭上方 雖然在一、二次波掃查區(qū)內(nèi)，由于核傷傾斜后，使一次回波探頭無法接收到圖13a，從波形顯示上會誤以為核傷位于內(nèi)側(cè)上角處；當(dāng)二次波探頭無法接收到圖13b，會誤以為核傷位于軌頭中心處。圖13 偏角檢測傾斜核傷位置和回波顯示核傷位于軌頭一側(cè)上角 雖然核傷在二次波掃查區(qū)內(nèi)，因核傷傾斜后，當(dāng)核傷反射面正好與二次波正交時圖14a，會有回波顯示

13、；當(dāng)核傷與二次波的入射角過大圖14b，回波無法被探頭接收，會造成漏檢，這一漏檢往往在不知不覺中發(fā)生。為防止傾斜性核傷漏檢，最有效的方法是增加探頭圖14c，從另一側(cè)檢查，或定期調(diào)換70探頭的發(fā)射方向，即原來一個探頭向前向內(nèi)，另一個探頭向后向外，調(diào)整為一個探頭向前向外，另一個探頭向后向內(nèi)，以便提高核傷檢出的可靠性。圖14 偏角檢測傾斜核傷位置和回波顯示2無偏角檢測傾斜核傷回波特點當(dāng)傾斜核傷與聲束正交時圖15a，在儀器顯示屏上會出現(xiàn)核傷波A顯示或圖B顯示；當(dāng)傾斜核傷與聲束不正交時圖15b，雖然核傷處于聲波掃查范圍之內(nèi)，因核傷回波無法返回到探頭中，熒光屏上無傷波顯示，為防止傾斜性核傷漏檢，應(yīng)采取增加探

14、頭或調(diào)向檢查的方式彌補圖15C。圖15 偏角檢測傾斜核傷位置和回波顯示五、非核傷回波識別一剝離層屢次反射波鋼軌制造和淬火不良，產(chǎn)生軌頭表層剝離，形成不規(guī)那么的薄層圖16。超聲波在薄層中屢次反射后被探頭接收，A型顯示的熒光屏一次波范圍會出現(xiàn)單支或多支回波同時顯示的現(xiàn)象；B型顯示軌面線附近會有不規(guī)那么的、密集分布的點，同時會在軌底線上顯示0探頭的失波。圖16 剝離層屢次反射波 該類傷損可根據(jù)回波和探頭位置對應(yīng)關(guān)系來進(jìn)行識別，如果探頭入射點在剝離層上或是回波定位正好在裂口上，那么屬剝離層回波。但剝離層末端很容易產(chǎn)生核傷，如遇回波定位在剝離層末端，那么很可能已經(jīng)形成核傷。二魚鱗剝離反射波由于鋼軌接觸疲

15、勞強度缺乏，曲線上股或局部直線地段形成魚鱗狀剝離圖17。向軌頭內(nèi)側(cè)發(fā)射的通道，A型顯示的熒光屏刻度7.58.5間會出現(xiàn)有規(guī)律、連續(xù)、循環(huán)出現(xiàn)回波顯示由于軌頭磨耗、探頭位置不同和儀器探測范圍校正誤差，回波位置會有所不同；B型顯示軌顎線下會形成連續(xù)圖形，且離軌顎線較遠(yuǎn)。探測中應(yīng)慢走細(xì)看，重點注意波幅強、位移大和二次波靠近5.5刻度的回波，因為魚鱗剝離末端很容易產(chǎn)生核傷。圖17 魚鱗剝離反射波三剝落掉塊波軌頭側(cè)面肥邊或曲線內(nèi)側(cè)剝落掉塊，形成一定的反射面，引起超聲波的反射圖18。剝落掉塊向軌頭中心擴(kuò)展，有時一、二次波都會顯示，很像核傷回波，可用校對方法區(qū)別。由于飛邊易產(chǎn)生應(yīng)力集中點而形成核傷或剝落嚴(yán)重

16、會向軌頭內(nèi)裂，所以對這種異常反響，要認(rèn)真細(xì)查。圖18 剝落掉塊波四軌面擦傷波機(jī)車空轉(zhuǎn)或制動過程中，輪軌間劇烈摩擦，使鋼軌外表擦傷，后形成網(wǎng)狀碎裂，在探傷中呈不規(guī)那么回波顯示，類似剝落掉塊回波，但波幅弱一些。擦傷波碎裂程度不同回波顯示也不同，靠近刻度零點顯示不規(guī)那么的跳躍波或移動很短的回波，那么擦傷的深度很淺。當(dāng)一次或二次波范圍內(nèi)有回波顯示，一般擦傷較深或存在“鍋底、“月牙型損傷，這時應(yīng)把儀器調(diào)向復(fù)查或進(jìn)行校對，防止擦傷引發(fā)的核傷漏檢。圖19 側(cè)面鋸齒波五側(cè)面鋸齒波液壓勻縫器進(jìn)行拉軌作業(yè)地段，由于勻縫器卡鉗的卡齒作用，使鋼軌接頭軌頭側(cè)面呈斜條狀齒痕圖19。探傷中二次波在齒痕上產(chǎn)生反射，A型顯示的

17、熒光屏刻度6.0左右顯示連續(xù)、位移短、重復(fù)的回波；B型顯示在軌顎線下出現(xiàn)等距離圖形，可根據(jù)外觀和波形顯示來區(qū)別。 六顎部銹蝕波軌頭顎部銹蝕嚴(yán)重時，較深的銹損坑使超聲波產(chǎn)生反射。會出現(xiàn)間斷而短促的報警聲，在熒光屏一、二次波交替處，顯示沒有移動的跳躍波圖20。用砂紙打磨鋼軌顎部，跳躍波會減弱或消失。為防止連續(xù)報警而干擾探傷，可翻開“位移報警功能有些鋼軌探傷儀具備此功能，實現(xiàn)位移小的回波不報警。 圖20 顎部銹蝕波 七夾板卡損波鋼軌接頭連接件夾板端頭與鋼軌長期摩擦，形成一定深度的摩損臺階圖21，探傷中會產(chǎn)生回波。探頭入射點距夾板60 kg/m軌108 mm左右時，產(chǎn)生報警聲，并在熒光屏一、二次波交替

18、處顯示波幅穩(wěn)定的單支回波。通過目視或探頭調(diào)向校對鑒別，要注意卡損處向內(nèi)開展的橫向裂紋。 圖21 夾板卡損波 八螺孔反射波探傷中遇鋼軌磨耗嚴(yán)重、探頭偏角和位置不當(dāng)?shù)?，使入射軌頭內(nèi)聲束方向變化，局部聲波射入螺孔上產(chǎn)生回波。探頭距螺孔210 mm左右，A型顯示的熒光屏刻度9.0左右顯示螺孔反射波圖22；B型顯示有軌顎線下出現(xiàn)斜線的圖形?？梢酝ㄟ^測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22 螺孔反射波九夾板內(nèi)螺孔反射波遇接頭夾板與鋼軌顎部密貼，水滲入到密貼的界面處，超聲波透過水耦合，入射夾板螺孔上圖23，在熒光屏刻度9.0左右顯示螺孔反射波，一般在接頭第2螺孔上會產(chǎn)生這一現(xiàn)象，

19、可以通過松開接頭螺栓，使夾板與鋼軌別離，破壞透聲途徑進(jìn)行判別。由于這種透聲現(xiàn)象，在探傷中也會出現(xiàn)夾板內(nèi)的橫向裂紋產(chǎn)生類似軌頭核傷的回波，遇接頭區(qū)明顯核傷回波而校對不到時，很可能是夾板內(nèi)有裂紋。圖23 夾板內(nèi)螺孔反射波十焊筋輪廓波無縫線路鋼軌焊縫，軌頭下顎都存在一個凸起的焊筋，探傷中一般都會產(chǎn)生回波。焊筋輪廓波在熒光屏刻度4.5左右顯示圖24，由于焊筋幾何形狀不一，回波顯示的位移和強弱略有差異，鋁焊接頭回波強，氣焊接頭回波弱。要注意回波位移長、波幅強和多支回波同時顯示的回波分析，防止焊縫內(nèi)缺陷的漏檢。圖24 焊筋輪廓波非核傷回波在不同儀器調(diào)節(jié)和軌型探測時，回波位置和位移略有差異，但根本規(guī)律相似。

20、可以通過目視軌面狀態(tài)、確定反射點位置、70探頭校對、調(diào)整探頭位置和方向等方法區(qū)別核傷真假，要重視異常波形的分析，防止回波顯示相似的核傷漏檢。六、探傷本卷須知一重視現(xiàn)場探傷靈敏度調(diào)節(jié)和修正上道檢測前做好現(xiàn)場探傷靈敏度調(diào)節(jié)，無雜波的情況下，盡可能提高探傷靈敏度，確保軌頭小核傷及時發(fā)現(xiàn)；當(dāng)軌面、軌顎銹損嚴(yán)重時，及時提高增益，保證鋼軌不良地段軌頭核傷及時檢出。二防止接頭1m區(qū)域核傷的漏檢其一，鋼軌接縫二端各1m區(qū)域是核傷的多發(fā)處，應(yīng)加強該區(qū)域核傷檢查；其二，儀器進(jìn)入這一區(qū)域，正好37探頭射及螺孔或?qū)Ь€孔圖25，螺孔反射回波引起的報警干擾了核傷回波的報警；其三，進(jìn)入接頭區(qū)域探傷人員的注意力都集中在三、四

21、通道，觀察螺孔裂紋回波的顯示，無視了一、二通道的顯示和報警，很容易導(dǎo)致核傷的漏檢。使用B型顯示鋼軌探傷儀時，傷損圖形在熒光屏上顯示時間較長，該問題容易防止發(fā)生，但仍需慢走細(xì)看，認(rèn)真分析儀器顯示的回波圖形。圖25 接頭區(qū)域核傷探測的干擾三根據(jù)核傷存在規(guī)律綜合判傷在探傷中每個探傷人員應(yīng)注意傷損規(guī)律的分析，根據(jù)傷損存在的部位、趨向，合理設(shè)置探頭聲束發(fā)射方向和組合排列形式，采取多種方式檢查判斷。對于焊補層下的核傷檢測，因核源多數(shù)在焊補層下方最深點，由剩余裂紋開展形成，應(yīng)注意70探頭的二次波探傷，同時結(jié)合0探頭檢查焊補層有否脫離。大運量區(qū)段曲線上股的魚鱗傷，其特征存在縱、橫兩個面的傾斜圖26，在復(fù)線區(qū)段儀器迎著列車方向推行時，應(yīng)設(shè)置一個朝后向內(nèi)發(fā)射的70探頭，有利于對魚鱗破損引起核傷的探測。 圖26 魚鱗傷特征復(fù)線區(qū)段由于列車單向運行，鋼軌頭部核傷縱向常帶有一定傾斜角度。焊補、擦傷及剝離等缺陷下核傷大多數(shù)都產(chǎn)生在軌面中心淬火層以下，距離鋼軌軌外表約69mm左右，距離外表缺陷兩端假設(shè)1520mm左右，且核傷開展的傾斜方向都是與列車的運行方向一致突發(fā)性橫向裂紋除外；與鋼軌軌面夾角大多在1025左右，與鋼軌截面夾角大多在04度左右。對于這類核