第7章钢轨超声波探伤.ppt

轨道铺筑与探伤检测轨道铺筑与探伤检测第七章第七章 钢轨超声波探伤钢轨超声波探伤 1.第一节第一节 70探头的探伤探头的探伤一、一二次波的概念一、一二次波的概念7070探头采用横波探头采用横波在钢轨轨头内在钢轨轨头内进行进行反射式反射式探伤，主要探测探伤，主要探测轨头轨头核伤核伤和钢轨和钢轨焊接接头头部焊接接头头部的夹碴、的夹碴、气孔和裂纹等。为了一次性检查气孔和裂纹等。为了一次性检查较大范围轨头伤损，采用探头在较大范围轨头伤损，采用探头在轨面与钢轨纵向呈一定的偏角轨面与钢轨纵向呈一定的偏角（2020），使入射钢轨中的横波），使入射钢轨中的横波经轨头下颚二次反射来扩大扫查经轨头下颚二次反射来扩大扫查范围。范围。主视图主视图俯视图俯视图左视图左视图2.一次波一次波探头发射的超声波在未被轨头下探头发射的超声波在未被轨头下颚反射之前，即由伤损（缺陷）或轨端断面颚反射之前，即由伤损（缺陷）或轨端断面反射的回波。反射的回波。一次波能探测的范围不到轨头一次波能探测的范围不到轨头总面积的总面积的30%。一次波一次波一次波一次波一次波一次波3.二次波二次波超声波经轨头下颚反射后继续前超声波经轨头下颚反射后继续前进，在尚未被轨顶面反射之前，而由伤损或进，在尚未被轨顶面反射之前，而由伤损或轨端断面反射的回波。轨端断面反射的回波。二次波能探测的范围二次波能探测的范围约占轨头总面积的约占轨头总面积的60%，二次波束扫查的，二次波束扫查的范围包括了一次波束的扫查范围。范围包括了一次波束的扫查范围。二次波二次波二次波二次波二次波二次波4.二、轨端回波显示二、轨端回波显示主视图主视图俯视图俯视图左视图左视图探头在探头在探头在探头在1 1 1 12 2 2 2 9.29.29.29.25.05.05.05.04.84.84.4.8 84.4.6 64.64.61.01.0探头过探头过探头过探头过1 1 1 1 探头接近探头接近1 1 探头在探头在探头在探头在0 0 0 01 1 1 1 探头在探头在探头在探头在0 0 0 0 0 0 1 1 2 25.当当7070探头入射点距轨端（探头入射点距轨端（6060轨）轨）216mm216mm左右，荧光左右，荧光屏刻度屏刻度9.29.2左右，将显示轨端顶角反射波；随着探头左右，将显示轨端顶角反射波；随着探头向轨端移动，由位置向轨端移动，由位置0 0移至位置移至位置1 1，回波刻度由，回波刻度由9.29.2向向5.05.0移动，这时二次波由轨端顶角向轨颚方向移动，移动，这时二次波由轨端顶角向轨颚方向移动，同时，在荧光屏刻度同时，在荧光屏刻度4.84.8处显示轨颚端角波，探头位处显示轨颚端角波，探头位置距轨端置距轨端108mm108mm左右，继续前移，二次回波波幅下降，左右，继续前移，二次回波波幅下降，一次回波波幅上升，并随着探头从位置一次回波波幅上升，并随着探头从位置1 1移向位置移向位置2 2，一次回波由刻度，一次回波由刻度4.64.6向向1.01.0处移动。处移动。6.上述是上述是7070探头发射方向和探头移动方向相同的显探头发射方向和探头移动方向相同的显示过程（即探头向前发射）。由于钢轨探伤仪上还示过程（即探头向前发射）。由于钢轨探伤仪上还装有向后发射的装有向后发射的7070探头，因此该探头轨端断面回探头，因此该探头轨端断面回波显示正好与上述过程相反，回波从刻度值小向刻波显示正好与上述过程相反，回波从刻度值小向刻度值大的方向移动，先显示一次回波，再显示二次度值大的方向移动，先显示一次回波，再显示二次回波。回波。在以轨端断面为基准调节在以轨端断面为基准调节7070探头探伤灵敏度时切探头探伤灵敏度时切勿将二次波起始时的顶角多方位反射回波当作杂波勿将二次波起始时的顶角多方位反射回波当作杂波处理，也不能过高要求一次波位移到处理，也不能过高要求一次波位移到0 0刻度，这样会刻度，这样会导致探伤灵敏度过低或过高，不利于钢轨探伤。导致探伤灵敏度过低或过高，不利于钢轨探伤。7.三、探测范围三、探测范围同同时时用用两两个个7070探探头头，一一个个检检查查轨轨头头内内侧侧，另另一一个个检检查查轨轨头头外外侧侧，由由于于探探头头偏偏角角的的因因素素，在在轨轨头头中中下下部部仍仍存存在在一一个个“盲盲区区”。GT-2GT-2型型钢钢轨轨探探伤伤仪仪增增加加2 2个个直直打打7070探探头头探探测测轨头中下部以防核伤漏检。轨头中下部以防核伤漏检。8.70 70度实测的探测范围示意图度实测的探测范围示意图 9.四、四、7070探头探头回波信号判断回波信号判断7070探探头头属属于于反反射射式式探探伤伤法法，如如果果无无伤伤损损存存在在，一一般般均均无无显显示示回回波波信信号号（轨轨端端断断面面波波除除外外）。当当遇遇到到伤伤损损时时，根根据据回回波波显显示示和和示示波波屏屏上上深深程程、水水平平、垂垂直直刻刻度度读读数数可可确确定定伤伤损损所所在在的的位位置置，并并初初步步判判定定其其大大小小。在在实实际际探探伤伤中中，由由于于轨轨头头的的复复杂杂情情况况或或仪仪器器灵灵敏敏度度调调节节问问题题，也也会会产产生生假假信信号号，干干扰扰正正常常判判伤伤。因因此此，对对7070探探头头的的回回波波信信号号应应有有一一个个正正确确鉴鉴别和判断的过程。别和判断的过程。10.7070探头检测轨头伤损的一般显示规律探头检测轨头伤损的一般显示规律：（1 1）伤波显示在一、二次波交替范围，表面轨头）伤波显示在一、二次波交替范围，表面轨头下颚有伤，但在焊缝部位，应注意区分焊筋轮廓波下颚有伤，但在焊缝部位，应注意区分焊筋轮廓波 ；（2 2）伤波显示在二次波范围，表明轨头内外测上）伤波显示在二次波范围，表明轨头内外测上角或近表面有伤，应注意区分表层剥离掉块和鱼鳞角或近表面有伤，应注意区分表层剥离掉块和鱼鳞伤；伤；（3 3）既有一次波，又有二次波，表明轨头内有较）既有一次波，又有二次波，表明轨头内有较大核伤，伤损位于一、二次重叠扫查区；大核伤，伤损位于一、二次重叠扫查区；（4 4）如果伤波显示近似与轨端断面回波，表明核如果伤波显示近似与轨端断面回波，表明核伤直径已经很大。伤直径已经很大。1.伤波的显示伤波的显示11.2.正确区分假象回波正确区分假象回波（1 1）颚部锈蚀波）颚部锈蚀波：7070探头遇到轨头颚部锈蚀时，探头遇到轨头颚部锈蚀时，会出现间断而短促的报警声，在示波屏上一、二次交会出现间断而短促的报警声，在示波屏上一、二次交替处，显示没有移动的跳跃波，此时替处，显示没有移动的跳跃波，此时可适当降低增益，可适当降低增益，使跳跃波得到扼制使跳跃波得到扼制。（2 2）螺孔反射波）螺孔反射波：当探测遇到轨面宽度不一，曲线：当探测遇到轨面宽度不一，曲线磨耗严重、马鞍形接头或探头的偏角和位置不当时，磨耗严重、马鞍形接头或探头的偏角和位置不当时，在示波屏二次波范围内将显示螺孔反射波，在示波屏二次波范围内将显示螺孔反射波，可通过调可通过调节探头横向位置，使螺孔反射波消失节探头横向位置，使螺孔反射波消失。12.（3 3）夹板卡损波）夹板卡损波：探头距离夹板：探头距离夹板8090mm8090mm左右时，左右时，仪器报警，在示波屏一、二次波交替处显示回波，仪器报警，在示波屏一、二次波交替处显示回波，波幅稳定，这是夹板卡损引起的回波，波幅稳定，这是夹板卡损引起的回波，可通过调可通过调节探头横向位置进行判断节探头横向位置进行判断。（4 4）剥落掉块波剥落掉块波：轨头侧面飞边或曲线内侧剥落：轨头侧面飞边或曲线内侧剥落掉块也会引起超声波的反射，对这种异常反应要掉块也会引起超声波的反射，对这种异常反应要仔细校对，防止凹凸不平水平裂纹下暗藏的核伤，仔细校对，防止凹凸不平水平裂纹下暗藏的核伤，剥落严重也会引起轨头内裂。剥落严重也会引起轨头内裂。13.（5 5）焊筋轮廓波）焊筋轮廓波：焊接接头的轨头下颚都有焊筋：焊接接头的轨头下颚都有焊筋轮廓存在，尤其是铝热焊头，轮廓存在，尤其是铝热焊头，7070探伤时有回波显探伤时有回波显示，一般显示在一二次波交替范围，示，一般显示在一二次波交替范围，但应仔细区分但应仔细区分在同一位置上轨头内裂的异常伤波显示在同一位置上轨头内裂的异常伤波显示。（6 6）侧面锯齿波侧面锯齿波：由于液压调缝器卡钳的作业，：由于液压调缝器卡钳的作业，轨头侧面有条束状印痕，轨头侧面有条束状印痕，在在示波屏示波屏4.04.0刻度左右显刻度左右显示连续、短促、重复的回波示连续、短促、重复的回波。（7 7）表面擦伤波）表面擦伤波：若擦伤较浅，在靠近基线刻度：若擦伤较浅，在靠近基线刻度附近显示不规则跳跃波和短回波，若擦伤有一定深附近显示不规则跳跃波和短回波，若擦伤有一定深度，则显示在二次波范围内，应仔细探测校正。度，则显示在二次波范围内，应仔细探测校正。14.五、五、7070探头探头注意事项注意事项1.1.重视现场探伤灵敏度调节与修正；重视现场探伤灵敏度调节与修正；2.2.防止接头防止接头1m1m区域核伤的漏检；区域核伤的漏检；3.3.根据核伤存在规律综合判伤；根据核伤存在规律综合判伤；4.4.重视倾斜性核伤的检测；重视倾斜性核伤的检测；5.5.注意探头位置和偏角的检查；注意探头位置和偏角的检查；6.6.重视薄弱处所的检查和校对。重视薄弱处所的检查和校对。根根据据钢钢轨轨受受力力特特点点，应应特特别别重重视视有有缝缝接接头头、焊焊缝缝、曲曲线线上上股股、大大坡坡道道、变变坡坡点点和和道道岔岔基基本本轨轨、鱼鱼鳞鳞伤伤地段的检查。地段的检查。15.六、六、核伤定位定量核伤定位定量钢钢轨轨核核伤伤除除判判定定伤伤损损性性质质外外，还还应应通通过过校校对对确确定定它它的的位位置置、大大小小和和深深度度，以以便便决决定定对对钢钢轨轨的处理。的处理。校对方法校对方法四点定位法四点定位法基线定位法基线定位法半波高度定位法半波高度定位法试块对比法试块对比法16.四点法适合于仪器探测范围调节精度不高、核伤两四点法适合于仪器探测范围调节精度不高、核伤两边都有回波的情况。它是根据探头折射角与缺陷间边都有回波的情况。它是根据探头折射角与缺陷间形成的三角函数关系，来确定核伤位置和大小的方形成的三角函数关系，来确定核伤位置和大小的方法。法。1.四点定位法四点定位法17.（1 1）校对前要在探头上标定出入射点和纵向校对前要在探头上标定出入射点和纵向中点中点，确定校对灵敏度；，确定校对灵敏度；（2 2）校对中将探头在钢轨纵向前后移动，用校对中将探头在钢轨纵向前后移动，用一次波分别在核伤两侧定出一次波分别在核伤两侧定出ABCDABCD四个点四个点。探头。探头由远离核伤向接近核伤移动，当核伤波出现时，由远离核伤向接近核伤移动，当核伤波出现时，在探头入射点对应的钢轨上做好标记在探头入射点对应的钢轨上做好标记A A点，探点，探头继续前移至核伤波将要消失时，做好标记头继续前移至核伤波将要消失时，做好标记B B点；探头调向，按上述方法确定出核伤点；探头调向，按上述方法确定出核伤C C点和点和D D点；点；18.（3 3）确定核伤中心在钢轨纵向位置（确定核伤中心在钢轨纵向位置（0 0点）点）。用直尺确定用直尺确定B B点到点到C C点的中心点的中心O O1 1点（核伤顶端在点（核伤顶端在轨面的位置）和轨面的位置）和A A点到点到D D点的中心点的中心O O2 2点（核伤底点（核伤底端在轨面的位置），取端在轨面的位置），取O O1 1到到O O2 2的中心的中心O O点，即为点，即为核伤中心在钢轨纵向的位置。如果在核伤中心在钢轨纵向的位置。如果在ABCDABCD四点四点中，中，A A点到点到B B点的距离与点的距离与C C点到点到D D点的距离相同，点的距离相同，则说明核伤垂直于轨面，则说明核伤垂直于轨面，O O1 1、O O2 2两点是重合的，两点是重合的，因此核伤中心在钢轨纵向位置，可直接读取因此核伤中心在钢轨纵向位置，可直接读取B B点到点到C C点的中心点的中心O O1 1点；点；19.（4 4）确定核伤顶端离轨面深度确定核伤顶端离轨面深度（h1h1）。）。根据三根据三角函数关系，可得角函数关系，可得h1=0.19BCh1=0.19BC。（5 5）确定核伤垂直高度确定核伤垂直高度（h h2 2）。）。根据三角函数根据三角函数关系，可得关系，可得h h2 2=0.19=0.19（AB+CDAB+CD）。（6 6）确定核伤横向宽度和距侧边距离确定核伤横向宽度和距侧边距离。核伤在。核伤在轨头内的横向宽度一般采用延伸法测定，测定时轨头内的横向宽度一般采用延伸法测定，测定时将探头置于起、落波中点或回波幅值最大的位置将探头置于起、落波中点或回波幅值最大的位置G G点，然后横向移动探头位置，分别标出回波刚点，然后横向移动探头位置，分别标出回波刚好跃落时探头前沿中心对应钢轨处的好跃落时探头前沿中心对应钢轨处的E E、F F两点位两点位置，则置，则E E点距轨头侧边的距离即为核伤距侧边的点距轨头侧边的距离即为核伤距侧边的距离。距离。EFEF间的距离为核伤横向宽度。间的距离为核伤横向宽度。20.（7 7）校对注意事项校对注意事项：远点（远点（A A或或D D点）距离中点点）距离中点O O的最大距离一般的最大距离一般不超过轨头厚度的不超过轨头厚度的2.62.6倍；倍；近点（近点（B B或或C C点）两点间距离过大或错位时，点）两点间距离过大或错位时，计算出的核伤深度、高度之和大于轨头高度，计算出的核伤深度、高度之和大于轨头高度，这种现象一般为轨头内有这种现象一般为轨头内有“锅盖锅盖”形或形或“船底船底”形水平状核伤存在，可用形水平状核伤存在，可用00探头验证。探头验证。21.注意核伤边缘的寻找。为了获得核伤最大宽注意核伤边缘的寻找。为了获得核伤最大宽度，在探头向内或外侧移至核伤边缘时，适当度，在探头向内或外侧移至核伤边缘时，适当作前后左右摆动，直至回波跃落。作前后左右摆动，直至回波跃落。注意靠近轨头内侧边缘核伤宽度的修正。校注意靠近轨头内侧边缘核伤宽度的修正。校对靠近内侧边缘的核伤时，当探头的纵轴中点对靠近内侧边缘的核伤时，当探头的纵轴中点接近内侧边缘时，中点位置应予适当修正。接近内侧边缘时，中点位置应予适当修正。2.基线定位法基线定位法详见课本内容，略。详见课本内容，略。22.第二节第二节 37探头的探伤探头的探伤3737探头（以往按入射角的探头（以往按入射角的大小称之为大小称之为3030探头）探头）属反属反射式探伤射式探伤，发射的超声波从，发射的超声波从轨面以折射角轨面以折射角3737方向传播方向传播到轨底。到轨底。主要探测轨腰投影主要探测轨腰投影范围的螺孔裂纹、斜裂纹和范围的螺孔裂纹、斜裂纹和特殊部位水平裂纹，以及轨特殊部位水平裂纹，以及轨底横向裂纹底横向裂纹。3737探头探测区域探头探测区域23.一、正常钢轨接头螺孔回波显示一、正常钢轨接头螺孔回波显示掌握好掌握好3737探头探伤方法，必须了解正常情况探头探伤方法，必须了解正常情况下钢轨内的回波显示规律，在熟知各种回波与下钢轨内的回波显示规律，在熟知各种回波与探头位置对应关系的基础上，才能区别异常回探头位置对应关系的基础上，才能区别异常回波，发现裂纹的存在。钢轨接头第一螺孔裂纹波，发现裂纹的存在。钢轨接头第一螺孔裂纹是探测的重点和难点，掌握是探测的重点和难点，掌握3737探头在钢轨接探头在钢轨接头的波形显示，以及第一螺孔裂纹探测的方法头的波形显示，以及第一螺孔裂纹探测的方法和要领是重点。和要领是重点。24.3737探头探伤扫查中，探头探伤扫查中，距离螺孔中心距离螺孔中心77mm77mm左右，左右，仪器荧光屏刻度仪器荧光屏刻度4.04.0左右出现螺孔回波左右出现螺孔回波。为检。为检查出螺孔不同象限的裂纹，钢轨探伤仪均配置查出螺孔不同象限的裂纹，钢轨探伤仪均配置两只两只3737探头，一个朝仪器推行前方发射的称探头，一个朝仪器推行前方发射的称为前为前3737探头，另一个朝仪器推行后方发射的探头，另一个朝仪器推行后方发射的称为后称为后3737探头。由于两个探头声束方向不同，探头。由于两个探头声束方向不同，螺孔波显示移动过程正好相反螺孔波显示移动过程正好相反,前前3737探头螺探头螺孔波从荧光屏大刻度向小刻度移动孔波从荧光屏大刻度向小刻度移动,后后3737探探头螺孔波从小刻度向大刻度移动。头螺孔波从小刻度向大刻度移动。1.螺孔回波螺孔回波25.正常螺孔检测回波示意图正常螺孔检测回波示意图前前3737探头一般是单探头探头一般是单探头,后后3737探头是组合探头探头是组合探头（内有一个（内有一个00探探头），受探头结构的影响，从探头），受探头结构的影响，从探头外壳上看，后头外壳上看，后3737探头的入射探头的入射点比前点比前3737探头后移约探头后移约10mm10mm，在在观察螺孔波与探头位置对应关系观察螺孔波与探头位置对应关系时，前后时，前后3737探头中心离螺孔中探头中心离螺孔中心的距离相差应为心的距离相差应为10mm10mm，这一点，这一点在实际探伤中应在注意。在实际探伤中应在注意。26.3737探头探测钢轨接头第一孔至轨端间，因钢探头探测钢轨接头第一孔至轨端间，因钢轨类型、螺孔位置和轨面状的影响，以及钢轨轨类型、螺孔位置和轨面状的影响，以及钢轨端面、顶角、颏部、腰部等反射作用，会产生端面、顶角、颏部、腰部等反射作用，会产生很多固有回波，容易与第一螺孔裂纹或轨端裂很多固有回波，容易与第一螺孔裂纹或轨端裂纹混淆。现以前纹混淆。现以前3737探头探测探头探测50Kg/m50Kg/m轨接头回轨接头回波的显示规律为例（仪器按声程波的显示规律为例（仪器按声程1 1：2 2调节），调节），说明各种回波规律。后说明各种回波规律。后3737探头回波规律与前探头回波规律与前3737探头相反。探头相反。2.第一螺孔至轨端部回波第一螺孔至轨端部回波27.1 12 24 43 35 5第一螺孔至轨端部回波显示规律第一螺孔至轨端部回波显示规律28.（1 1）3737探探头头探探测测遇遇到到第第一一螺螺孔孔时时，一一般般在在荧荧光光屏屏刻刻度度4.04.0左左右右显显示示完完整整的的第第一一螺螺孔孔回回波波（上图（上图 探头位置探头位置1 1）。）。（2 2）探探头头入入射射点点移移至至距距轨轨端端约约100mm100mm处处，在在荧荧光光屏屏刻刻度度8.08.0左左右右有有时时会会显显示示轨轨头头顶顶角角波波（上上图图 探探头头位位置置2 2），该该回回波波是是由由轨轨颏颏和和轨轨面面多多次次反反射射至至端端角角上上产产生生的的回回波波，由由于于43Kg/m43Kg/m、60Kg/m60Kg/m轨轨下下颏颏的的斜斜度度大大，反反射射波波的的途途径径有有所所不不同，因此，显示回波有一定差异。同，因此，显示回波有一定差异。29.（3 3）探探头头入入射射点点移移至至轨轨端端约约35mm35mm左左右右时时，在在荧荧光光屏屏刻刻度度2.52.5左左右右显显示示轨轨端端颏颏部部反反射射波波(下下图图 探探头头位位置置3 3)。它它是是由由轨轨端端面面和和轨轨颏颏面面形形成成的的端端角角,37,37探探头头扩扩散散声声束束在在端端角角上上的的反反射射。正正常常探探测测条条件件下下，每每个个钢钢轨轨接接头头该该回回波波都都会会显显示示，且且波波幅幅强强，如如果果无无显显示示，除除轨轨面面状状态态不不良良外外，一一般般为为探探伤伤灵灵敏敏度度偏偏低低，应应及及时时进进行行修正。修正。30.（4 4）探探头头入入射射点点移移至至距距轨轨端端10mm10mm左左右右，超超声声波波经经过过轨轨端端端端面面反反射射至至一一孔孔，在在荧荧光光屏屏刻刻度度4.34.3左左右右显显示示不不完完整整螺螺孔孔波波（下下图图 探探头头位位置置4 4），又又称称倒倒打打螺螺孔孔波波。该该螺螺孔孔波波与与正正常常螺螺孔孔波波不不同同是受一孔至轨端距离的影响是受一孔至轨端距离的影响。31.（5 5）当当探探头头入入射射点点刚刚过过轨轨缝缝进进入入另另一一根根轨轨面面时时，在在荧荧光光屏屏刻刻度度约约3.93.9左左右右显显示示半半个个螺螺孔孔波波(上上图图 探探头头位位置置5),5),它它和和倒倒打打螺螺孔孔波波一一样样都都属属于于不不完完整整螺螺孔孔波波,都都是是受受一一孔孔至至轨轨端端的的距距离离影影响响，不不能能满满足足一一个个完完整整螺螺孔孔波波显显示示的的探探测测距距离离，只只能能显显示示螺螺孔孔波波一一部部分分。当当遇遇有有高高低低接接头头、压压塌塌或或是是擦擦伤伤（掉掉块块）接接头头时时，轨轨缝缝二二端端的的不不完完整整螺螺孔孔波波很很难难显显示示，若若使使用用螺螺孔孔反反报报警警门门，则则一一孔孔向向二二孔孔向向上上裂裂纹纹不不会会产生报警，容易导致漏检，因而需要加以重视。产生报警，容易导致漏检，因而需要加以重视。32.二、螺孔裂纹探测范围二、螺孔裂纹探测范围 37度探头的主要检测对象为钢轨螺孔裂纹，螺孔裂纹在钢轨伤损中是危害最大的伤损之一，近年来，由于钢轨螺孔裂纹引起的轨头揭盖时有发生，因此如何提高螺孔裂纹的检出率是防止断轨的重要课题之一，下面将介绍37度探头对钢轨螺孔裂纹的探测范围。33.1.第二、三螺孔探测第二、三螺孔探测将螺孔划成四个象限，各象限都有可能产生螺孔裂纹。按其将螺孔划成四个象限，各象限都有可能产生螺孔裂纹。按其声束方向，声束方向，前前3737探头能发现探头能发现IIII、IVIV象限的斜裂纹及象限的斜裂纹及I I、IVIV象象限的水平裂纹限的水平裂纹；后后3737探头能发现探头能发现I I、IIIIII象限斜裂纹及象限斜裂纹及IIII、IIIIII象限的水平裂纹象限的水平裂纹。从图中可知，通过两个探头两个方向的。从图中可知，通过两个探头两个方向的探测，能基本解决第二、三螺孔各个方向裂纹的检出。探测，能基本解决第二、三螺孔各个方向裂纹的检出。34.在钢轨端面、轨面状态和螺孔位置正常的情况在钢轨端面、轨面状态和螺孔位置正常的情况下，由于钢轨端面对超声波的反射作用，前后下，由于钢轨端面对超声波的反射作用，前后3737探头探测范围与在第二、三螺孔上有所不探头探测范围与在第二、三螺孔上有所不同。同。前前3737探头能探本侧第一螺孔除探头能探本侧第一螺孔除I I象限以外象限以外裂纹、轨端上的裂纹和迎端轨第一螺孔裂纹、轨端上的裂纹和迎端轨第一螺孔IIII象限象限裂纹裂纹,而后而后3737探头探测范围刚好弥补前探头探测范围刚好弥补前3737探探头的不足。头的不足。2.第一螺孔和轨端探测第一螺孔和轨端探测35.三、三、37度螺孔裂纹探测波形显示度螺孔裂纹探测波形显示 螺孔向下斜裂纹螺孔向下斜裂纹：前前3737探头遇到探头遇到IVIV象限向下斜裂纹象限向下斜裂纹，因为裂纹在螺，因为裂纹在螺孔中心下方，反射面比螺孔声程更远，所以在孔中心下方，反射面比螺孔声程更远，所以在5.05.0以后先显示螺孔向下裂纹波，裂纹波消失后，在以后先显示螺孔向下裂纹波，裂纹波消失后，在5.05.0以前显示螺孔波，以前显示螺孔波，伤波位移长短与裂纹长度有伤波位移长短与裂纹长度有一定的对应关系，一般为裂纹越长，显示裂纹波的一定的对应关系，一般为裂纹越长，显示裂纹波的起点刻度值越大、回波位移越长起点刻度值越大、回波位移越长。1.裂纹波显示规律裂纹波显示规律36.螺孔向上斜裂纹螺孔向上斜裂纹：前前3737探头探测遇到探头探测遇到IIII象限向上斜裂纹象限向上斜裂纹时，因为裂时，因为裂纹处于螺孔的后方，纹处于螺孔的后方，显示特点为先螺孔波，后显示显示特点为先螺孔波，后显示裂纹波裂纹波，在螺孔波还没有消失时，在螺孔波之后就，在螺孔波还没有消失时，在螺孔波之后就出现裂纹波。当向上斜裂纹端点低于螺孔顶面时，出现裂纹波。当向上斜裂纹端点低于螺孔顶面时，则伤波显示在螺孔波范围内；当向上斜裂纹较长，则伤波显示在螺孔波范围内；当向上斜裂纹较长，且裂纹端点超过螺孔顶面时，则裂纹的回波失落点且裂纹端点超过螺孔顶面时，则裂纹的回波失落点超过螺孔波显示范围，裂纹回波位移长，回波失落超过螺孔波显示范围，裂纹回波位移长，回波失落点刻度值越小。点刻度值越小。37.螺孔水平裂纹螺孔水平裂纹：前前3737探头遇到探头遇到I I、IVIV象限间的螺孔水平裂纹象限间的螺孔水平裂纹时，时，由于螺孔周边和裂纹面之间构成角反射作用，能由于螺孔周边和裂纹面之间构成角反射作用，能显示螺孔水平裂纹波。探头声束先射及水平裂纹显示螺孔水平裂纹波。探头声束先射及水平裂纹角反射点，后射及螺孔反射面，因此，角反射点，后射及螺孔反射面，因此，先显示裂先显示裂纹回波后显示螺孔回波纹回波后显示螺孔回波。因水平裂纹角反射点与。因水平裂纹角反射点与螺波反射面高差小，则两个回波间隔很小，并螺波反射面高差小，则两个回波间隔很小，并有有裂纹波未消失螺孔波就出现的同时显示过程裂纹波未消失螺孔波就出现的同时显示过程。38.第一螺孔朝轨端向下（或水平）裂纹第一螺孔朝轨端向下（或水平）裂纹：根据超声波反射原理，前根据超声波反射原理，前3737探头发射的超声波，探头发射的超声波，经轨端面按入射角等于反射角的方向向轨腰下方经轨端面按入射角等于反射角的方向向轨腰下方传播。传播。前前3737探头显示轨端颚部波同时，若声波探头显示轨端颚部波同时，若声波射及螺孔向下（或水平）裂纹，在荧光屏射及螺孔向下（或水平）裂纹，在荧光屏5.05.0左左右会显示裂纹波右会显示裂纹波，这时探头入射点距轨端，这时探头入射点距轨端1035mm1035mm范围，如果斜裂纹越长，探头距轨端也范围，如果斜裂纹越长，探头距轨端也越远，裂纹波显示的刻度也越大。越远，裂纹波显示的刻度也越大。由于该部位各由于该部位各种回波很多，很难以听报警来确定裂纹，只有看种回波很多，很难以听报警来确定裂纹，只有看清颚部波的同时，注意螺孔波波位后方回波的显清颚部波的同时，注意螺孔波波位后方回波的显示，这样才能发现裂纹示，这样才能发现裂纹。39.一孔朝二孔向上裂纹一孔朝二孔向上裂纹：前前3737探头入射点进入另一根钢轨顶面时，显示探头入射点进入另一根钢轨顶面时，显示不完整螺孔波。探头继续向前移动不完整螺孔波。探头继续向前移动10mm10mm左右，显左右，显示向上裂纹波，探头入射点离轨端约示向上裂纹波，探头入射点离轨端约15mm15mm。由于。由于轨端顶面不平，多数情况下第一螺孔波不能正常轨端顶面不平，多数情况下第一螺孔波不能正常显示，因此，显示，因此，一但发现荧光屏显示螺孔波的刻度一但发现荧光屏显示螺孔波的刻度上有回波，则要以观察探头位置方法来鉴别，认上有回波，则要以观察探头位置方法来鉴别，认真区分是螺孔回波还是向上裂纹回波，防止误将真区分是螺孔回波还是向上裂纹回波，防止误将向上裂纹波当成螺孔波来处理向上裂纹波当成螺孔波来处理。40.3737度探头除了能检测发现大部分的螺孔裂纹以外，度探头除了能检测发现大部分的螺孔裂纹以外，还能检测部分轨端裂纹，轨腰裂纹和轨底横向裂还能检测部分轨端裂纹，轨腰裂纹和轨底横向裂纹纹。虽然虽然3737度探头的声波覆盖面为轨头至轨底（轨腰度探头的声波覆盖面为轨头至轨底（轨腰宽度范围）的区域，但由于缺陷形状、取向的影宽度范围）的区域，但由于缺陷形状、取向的影响（裂纹倾角过大或过小），响（裂纹倾角过大或过小），一些缺陷是不能检一些缺陷是不能检测发现的，如螺孔小角度裂纹，轨头轨腰的横向测发现的，如螺孔小角度裂纹，轨头轨腰的横向及水平裂纹，取向不良的轨底横向裂纹等及水平裂纹，取向不良的轨底横向裂纹等。3737度探伤灵敏度越高，伤损发现能力也就越高，度探伤灵敏度越高，伤损发现能力也就越高，但杂波也就越多，误判率就高但杂波也就越多，误判率就高。因此现场探伤灵。因此现场探伤灵敏度的选择必须双向兼顾。敏度的选择必须双向兼顾。2.37探伤的几点说明探伤的几点说明41.第三节第三节 0探头的探伤探头的探伤 00探头放置钢轨顶面中心，发射声束从轨面至探头放置钢轨顶面中心，发射声束从轨面至轨底，轨底，能探测的区域为轨腰投影范围内能探测的区域为轨腰投影范围内。它具有它具有穿透和反射两种探伤功能穿透和反射两种探伤功能：穿透式探伤穿透式探伤时，由一时，由一个晶片发射的纵波从轨头经轨腰到轨底，被轨底个晶片发射的纵波从轨头经轨腰到轨底，被轨底面反射后，由另一个晶片接收，为使轨底波不报面反射后，由另一个晶片接收，为使轨底波不报警，仪器均用反报警小方门罩住轨底波，警，仪器均用反报警小方门罩住轨底波，如果钢如果钢轨内有纵向裂纹和斜裂纹，超声波在传播过程中轨内有纵向裂纹和斜裂纹，超声波在传播过程中改变方向，使探头接收不到轨底反射波而产生失改变方向，使探头接收不到轨底反射波而产生失底波报警现象底波报警现象；42.反射式探伤时，当遇有水平裂纹反射式探伤时，当遇有水平裂纹，超声波在裂纹，超声波在裂纹面上反射并被探头接收，面上反射并被探头接收，荧光屏上显示回波并产荧光屏上显示回波并产生报警生报警。根据水平裂纹距轨面的深度，在基线上。根据水平裂纹距轨面的深度，在基线上显示水平裂纹回波。所以，显示水平裂纹回波。所以，00探头能探测轨头至探头能探测轨头至轨底间的水平、纵向和斜裂纹功能轨底间的水平、纵向和斜裂纹功能。00探头穿透探伤从理论上说，对轨腰投影范围内探头穿透探伤从理论上说，对轨腰投影范围内任何取向和性质的缺陷，只要对超声波传播有阻任何取向和性质的缺陷，只要对超声波传播有阻碍都能被检出，但实际探伤中由于外界原因和探碍都能被检出，但实际探伤中由于外界原因和探伤方法的影响，对纵向投影长度较小的缺陷检出伤方法的影响，对纵向投影长度较小的缺陷检出有一定难度。有一定难度。43.一、正常钢轨内回波显示一、正常钢轨内回波显示钢轨轨腰投影范围内无裂纹时，探头发射的超声钢轨轨腰投影范围内无裂纹时，探头发射的超声波在轨底上产生反射，回波显示在荧光屏刻度波在轨底上产生反射，回波显示在荧光屏刻度（声程（声程1 1：2.52.5）50Kg/m50Kg/m轨轨6.06.0左右、左右、60Kg/m60Kg/m轨轨7.07.0左右。当探头移向螺孔，则出现螺孔波和轨底波左右。当探头移向螺孔，则出现螺孔波和轨底波交替显示，显示过程为：交替显示，显示过程为：a a轨底波轨底波bb轨底波和螺轨底波和螺孔波孔波cc螺孔波螺孔波dd螺孔波和轨底波螺孔波和轨底波ee轨底波。轨底波。44.二、裂纹回波显示规律二、裂纹回波显示规律00裂纹回波显示规律裂纹回波显示规律穿透式穿透式 以失波以失波报警来判定报警来判定反射式反射式以裂纹回波以裂纹回波显示来判定显示来判定45.00探头发射超声束探头发射超声束遇有水平裂纹时，在基线遇有水平裂纹时，在基线0 0位与轨底波间显示水平裂纹回波，同时，轨底位与轨底波间显示水平裂纹回波，同时，轨底波消失并报警波消失并报警。水平裂纹距轨面越深，回波显。水平裂纹距轨面越深，回波显示刻度值越大，如果水平裂纹长、且表面平整，示刻度值越大，如果水平裂纹长、且表面平整，则会产生多次等间距水平裂纹回波的显示。则会产生多次等间距水平裂纹回波的显示。1.水平裂纹水平裂纹46.螺孔单侧水平裂纹螺孔单侧水平裂纹：有时会出现螺孔波、水平裂纹波有时会出现螺孔波、水平裂纹波和轨底波同时显示的现象和轨底波同时显示的现象。当出现这种显示，应将探。当出现这种显示，应将探头横向移动，观察伤波变化情况，确定单侧裂纹的具头横向移动，观察伤波变化情况，确定单侧裂纹的具体部位，由于单侧裂纹的横向深度不一或探头位置偏体部位，由于单侧裂纹的横向深度不一或探头位置偏离轨面中心轴线等因素，有可能发生裂纹漏检，因而离轨面中心轴线等因素，有可能发生裂纹漏检，因而要经常注意探头位置的调整。要经常注意探头位置的调整。47.横向倾斜的水平裂纹横向倾斜的水平裂纹：由于钢轨内外侧受力不均或长：由于钢轨内外侧受力不均或长期偏载作用下，轨腰裂纹呈纵向水平发展，在横截面期偏载作用下，轨腰裂纹呈纵向水平发展，在横截面上与水平呈一定的倾斜角。裂纹因在一个方向倾斜后，上与水平呈一定的倾斜角。裂纹因在一个方向倾斜后，产生回波不强或失底波的现象，有波形显示时，还会产生回波不强或失底波的现象，有波形显示时，还会出现回波位置后移。出现回波位置后移。回波不强或失底波回波不强或失底波48.纵向裂纹它的长度不一，从几厘米至十几米，甚至纵向裂纹它的长度不一，从几厘米至十几米，甚至纵贯整根钢轨。轨头，轨腰，轨底部位都有可能存纵贯整根钢轨。轨头，轨腰，轨底部位都有可能存在。在钢轨外观状态正常的条件下，在。在钢轨外观状态正常的条件下，00探头探测探头探测中发生失底波或底波减弱报警，为避免因轨底（腰）中发生失底波或底波减弱报警，为避免因轨底（腰）严重锈蚀的干扰，一般应适当开大增益，观察底波严重锈蚀的干扰，一般应适当开大增益，观察底波是否显示，若有底波显示，可不判伤；如无底波显是否显示，若有底波显示，可不判伤；如无底波显示，或在荧光屏扫描线上有回波显示，则可初步判示，或在荧光屏扫描线上有回波显示，则可初步判为纵向裂纹。为纵向裂纹。2.纵向裂纹纵向裂纹49.裂纹形状裂纹形状回回 波波 特特 点点裂裂 纹纹 与与 回回 波波 图图 示示直直线线型型一般产生在轨底或轨腰部位，多数存一般产生在轨底或轨腰部位，多数存在倾斜劈裂，使入射轨底的声波被阻在倾斜劈裂，使入射轨底的声波被阻隔，而产生现失底波报警。隔，而产生现失底波报警。曲曲线线型型当纵向裂纹的形状不规则，伤损以曲当纵向裂纹的形状不规则，伤损以曲线型存在于钢轨腰部，提高灵敏度后线型存在于钢轨腰部，提高灵敏度后有时会显示不固定位置的回波。有时会显示不固定位置的回波。开开口口型型裂纹顶端横向宽度较大，入射的超声裂纹顶端横向宽度较大，入射的超声波在其顶端产生反射，回波幅度强，波在其顶端产生反射，回波幅度强，波形稳定，可根据回波显示的刻度确波形稳定，可根据回波显示的刻度确定纵向裂纹顶端距轨面的深度。定纵向裂纹顶端距轨面的深度。鼓鼓泡泡型型多数在轨腰（或颏部）形成局部鼓起，多数在轨腰（或颏部）形成局部鼓起，根据鼓泡的大小会产生有伤波或伤波根据鼓泡的大小会产生有伤波或伤波和底波并存显示，一般伤波波幅高，和底波并存显示，一般伤波波幅高，探头位移短，有时探头位移短，有时3737探头也有回波探头也有回波显示。除按波形判断外，还可目视或显示。除按波形判断外，还可目视或手摸探头下方轨腰部是否有鼓起现象。手摸探头下方轨腰部是否有鼓起现象。50.轨腰斜裂纹：轨腰斜裂纹：00探头发射的超声波，在斜裂纹上产探头发射的超声波，在斜裂纹上产生反射声波，无法按原方向传播到轨底，因此，生反射声波，无法按原方向传播到轨底，因此，仪器仪器发生无轨底波而报警的现象发生无轨底波而报警的现象。当斜裂纹不规则或带有。当斜裂纹不规则或带有局部水平裂纹时，在探头移动过程中，有可能出现不局部水平裂纹时，在探头移动过程中，有可能出现不连续，波幅不强，一闪即消失的移动回波。连续，波幅不强，一闪即消失的移动回波。3.斜裂纹斜裂纹51.螺孔斜裂纹：螺孔斜裂纹：00探头遇探头遇螺孔向下裂纹螺孔向下裂纹，其倾角在，其倾角在3737左右，一般长度大于左右，一般长度大于15mm15mm，会，会产生螺孔波与轨底产生螺孔波与轨底交替过程中，两波均不显示而报警交替过程中，两波均不显示而报警，裂纹越长，则失，裂纹越长，则失波探头位移也越长；波探头位移也越长；螺孔向上裂纹螺孔向上裂纹，其倾角较小时，其倾角较小时，会有特殊显示形式，会有特殊显示形式，一般表现为底波、螺孔波交替显一般表现为底波、螺孔波交替显示迟缓或螺孔波变粗示迟缓或螺孔波变粗，这是因一部分声波在斜裂纹与，这是因一部分声波在斜裂纹与螺孔形成的端角上反射，螺孔形成的端角上反射，当裂纹长度大于当裂纹长度大于15mm15mm时也会时也会产生失底波报警产生失底波报警。52.三、三、0探头检测注意事项探头检测注意事项53.钢轨超声波探伤的局限性钢轨超声波探伤的局限性钢轨超声波探伤的局限性钢轨超声波探伤的局限性任何一种技术都有它的局限性，超声波探伤不是万任何一种技术都有它的局限性，超声波探伤不是万能的，要想发现伤损，能的，要想发现伤损，首先仪器得接