特殊状态下钢轨探伤仪缺陷检测方法研究

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1、特殊状态下钢轨探伤仪缺陷检测方法研究唐树林荣培轩（南宁铁路局桂林工务段，广西桂林，541001）摘要：目前钢轨超声波探伤以超声波从钢轨头部人射探测的方法为主，但由于钢轨头顶面接触疲劳产生掉块，碎裂、剥离以及维修养护不当影响钢轨探伤质量，为此，对特殊状态下钢轨探伤存在的问题进行剖析，提出各种不同的检测手段，对钢轨损伤进行捕捉。关键词：钢轨探伤缺陷检测研究一、概况目前超声波探测钢轨伤损的技术已经在铁路部门广泛应用，利用探头与钢轨表面的良好耦合和不同的声波角度能较全面的探测出钢轨内部的伤损，在超声波钢轨探伤中，根据钢轨的几何形状，按钢轨产生伤损的部位和性质以及

2、超声波的传播规律，把钢轨探伤区域划分为三个区域。如图1－1。其中Ⅰ区、Ⅱ区为钢轨探伤仪可探测区，Ⅲ区为钢轨探伤仪不可探测区，即盲区。在正常情况下，钢轨轨头探测面无破皮、无锈、无油、无泥沙、轨底无锈坑等条件下。钢轨探伤仪能较全面的探测出钢轨Ⅰ、Ⅱ区域内部的伤损，但在现场探伤作业中，一方面由于机车车轮长期在钢轨的轨头面上行驶，使钢轨产生诸多表面伤损，如鱼鳞伤、掉块，碎裂、剥离等，造成特殊状态下探头与钢轨表面耦合不好。影响钢轨探伤质量。另一方面，工务养护工区维修养护不当，如接头高低不平，钢轨焊补不良等，也造成这种特殊状态下钢轨探伤质量不高，造成探伤漏检。因此，

3、特殊状态下钢轨探伤仪缺陷的检测，是需要认真思索的问题。二、，特殊状态下影响钢轨探伤仪检测的因素㈠、钢轨焊补不良长度大于230mm引起的内部伤损探不到。1、钢轨焊补前剥落掉块或车轮擦伤及钢轨低头等部位用砂轮机打磨时未把钢轨内有肉眼看不到的细小裂纹打磨干净就进行焊补或虽然打磨干净，但焊补不良，探头在焊补层面上时，超声波不能入射至钢轨内部。影响钢轨探伤质量。2、如果伤损是在焊补层一端另一侧（内侧或外侧）时，70°探头组合方式是前内后外，内部有伤损时也是难以探测到。如图示2－17㈡.接头轨面碎裂掉块引起钢轨内部有伤探不到。1、当轨面破损较严重时为什么探不到内部伤

4、损。因为钢轨探伤仪探头的工作是钢轨的轨头面，要求探测面无破损现象，当探头置于破损面上时，超声波是不能透入钢轨内部的，因此，探不到内部的各种伤损，如图示2－2。2、当轨面破损较小时，螺孔的小裂纹为什么探不到。由于37°探头的折射角是37°，当裂纹是下裂或上裂，破损面刚好在37°探测斜裂纹的范围内时声波透不进去，此时的裂纹是探不到，如图示2－37根据计算37°探测4mm上裂距螺孔中心50mm的破损面长大于20mm探不到根据计算37°探测4mm下裂距螺孔中心90mm的破损面长大于20mm探不到㈢、曲线上股侧磨严重，下股压宽，轨面破皮时有伤难探。1、钢轨材质强度

5、与车轮材质强度及车轮的接触面影响，当曲线下股钢轨的金属强度不足，在使用中产生轨头顶面金属变形，形成轨头飞边和压宽，轨中心纵向凹和破皮等。曲线上股钢轨内侧与车轮直接接触磨擦，加速钢轨内侧的磨损使轨面呈圆弧状。如图示2－32、轨头侧磨严重时为什么探不到内部小伤。钢轨探伤仪在正常探伤设置的两个70°探头是内外偏斜20°或14°。并固定在探头架上，探头的接触面要求与钢轨面完全接触才能有效的发现伤损，由于曲线侧磨损大，轨面呈圆弧状，使70°探头在轨面上是一个点的位置，扫查范围有限，所以有小缺陷时探不到。3、轨头压宽、轨面破损为什么探不到内部伤。⑴轨头压宽严重、轨面

6、无破损为什么探不到。由于探头是固定在仪器架上，探头横向移动位置有限，探头不能横移至轨面中心，使探头的声波不能完全覆盖钢轨截面，致使部分伤损漏掉。⑵轨头压宽轨面有破损时，探头是不能工作的即声波不能入射至工件内，所以内部有伤损时不能发现。㈣、轨头两侧和轨底锈坑有小伤难以检出。钢轨在未上道前长期存放在有腐蚀地点，如煤场附近酸雨地带等，使钢轨面氧化，形成锈坑麻点。钢轨底有锈坑麻点后，仪器在正常灵敏度检查时超声波射至锈坑，使仪器接收到部分能量，在荧光屏上出现杂乱回波报警，即0°探头底波收缩，37°探头在8.8格左右出波报警，70°探头在5格左右出波报警，干扰了有伤

7、的正常出波和报警。因此，有伤难以检出。㈤、伤损的倾向与探头的角度不垂直时难以探出。由于伤损的发生是不规则的，仪器的探头角度又是固定的，两只70°探头偏斜20°或14°探测轨头，两只37°和一只0°探头探测轨头至轨底，当探头的折射波束与伤损的倾向不相垂直，偏离角度较大时，此时的伤损难以探出。1、例一：70°探头在仪器上的一、二通道利用一次波和二次波进行轨头探伤，当内部伤损如图所示时，一次波检查不到，二次波虽然检查到，但波束与伤损面偏离角度较大，缺陷无反射量，因此这类伤损难以探出。如图示意2－572、例二：37°探头对小角度裂纹检测困难，尤其是上裂一般为5°

8、～25°，当裂纹较短时，因螺孔曲面的影响，减少了对裂纹的入射能量。而裂纹较长时，