超声波70°探头的检测的应用研究

超声波 70°探头的检测 的应 用 研究

陈廷良

贵阳市城市轨道交通集团有限公司，贵州省贵阳市 550081

摘要：超声波探伤检测是利用超声波入射被检工件，当声束遇有缺陷时产生反射回波，或者穿透波衰减来判断工件内部缺陷的存在，确定缺陷的位置和大小，同时也可发现工件表面的裂纹。本文以钢轨超声波70°探头检测技术为主要探讨对象，应用超声波检测技术进行钢轨内部质量检测，结合本人多年地铁钢轨探伤工作经验，提高探伤效率的方法，帮助新员工提升钢轨检测操作技能。

引言：为了扩大超声波检测人员知识面，提高其检测水平，总结平时检查的经验。钢轨作为地铁运输的重要组成部分，其钢轨的检测工作会直接或者间接影响地铁的安全性和保障性，需要进一步提高安全意识，需要提高超声波检查质量。超声波探伤检测优点：穿透能力强、检测灵敏度高、指向性好、能正确的对缺陷定位。随着成相技术的发展，缺陷的定位、定量更加准确和直观。检测速度快，费用低。

1. 超声波探伤检测

超声波声波在介质中传播时，介质质点的振动方向与波的传播方向平行的波称为纵波。声波在介质中传播时，介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称为横波。超声波在介质中传播时，随着传播距离的增大，声压逐渐减弱的现象称为衰减。引起衰减的原因有三个方面；一是声束扩散引起的衰减；二是散射引起的衰减；三是介质的吸收引起的衰减。试块的用途：用于鉴定超声检测系统特性的探伤灵敏度的试件称为试块。它和超声波探伤仪探头一样是探伤中不可缺少的工具。主要用途有以下几条：一是确定探伤灵敏度，二是校准仪器时基线，三是评估缺陷大小，四是测量衰减系数和表面补偿，五是校验、测定仪器和探头的综合性能。耦合剂的选择：施加于探头和探测面之间，以改善超声能量传递的液态介质称为耦合剂。其作用是消除空气间隙，确保声能传递，同时兼有减缓探头的磨损。为此，耦合剂的选择应满足以下要求：一是有足够的浸润性，容易附着在工件表面，以排除探头与工件间的空气薄层，二是对人体无害，对工件无腐蚀作用，且易清除。三是来源方便，价格低廉。

二、超声波70°探头的检测

（一）70°探头检测人员的技能水平

钢轨检测的技术人员，需要对超声波设备以及各项检测方案进行掌握和理解，了解检测工作主要内容，同时需要具备国家相关部门颁发的检测资格证，符合钢轨检测工作的基本需求，能够在最短时间内完成对应的检测工作。目前，地铁运输中，工作人员的技能水平会直接或者间接影响检测工作的开展，需要在检测工作开始前，定期对探伤人员进行技术培训以及技术交流，不断更新探伤方法是我们应该加强注意的。

（二）70°探头的检测方法

70°探头采用横波在钢轨轨头内进行反射式探伤，主要探测轨头核伤和钢轨焊缝轨头的夹碴、气孔和裂纹等缺陷。随着地铁线路不断的增加，必然会增加对应的钢轨数量，导致钢轨检测工作任务繁重。结合超声波检测运用内外70°探头及直70°探头检测技术，能够发挥出最大的功效和价值。偏角扫查为了一次性检查较大范围轨头内、外侧伤损，采用70°探头置轨面与钢轨纵向呈一定的偏角扫查，使入射钢轨中的横波经轨颚反射来扩大扫查范围，一次波探头发射的超声波在未被轨头下颚反射之前，由伤损或轨端断面反射的回波。二次波超声波经轨头下颚反射后，尚未被轨顶面反射之前，由伤损或轨端断面反射的回波。

（三）、70°探头校对方式选择

因轨面状态不良、核伤不规则性，以及擦伤和剥离下核伤校对难度较大等原因，核伤的定位定量应选择有针对性的方式，以满足各种核伤的校对。一是直移校对法：探头移动方向与钢轨纵向平行。它适用于核伤与轨头侧面近似垂直的校对。二是斜移校对法：探头移动方向与钢轨纵向呈一定夹角。它适用于校对与钢轨纵向不垂直的核伤。三是轨颚校对法：探头放置轨头下颚，对核伤进行定位。它适用于产生在轨头内侧上角，轮轨作用面边缘小核伤的校对。校对时应尽可能将声束发射方向指向作用面边缘，如果是倾斜小核伤，要选择声束指向核伤最佳反射面的一侧。四是二次波校对法：运用轨颚反射的二次波对核伤进行校对。它适用于擦伤、剥离和焊补层下核伤定位定量。也可用于测定擦伤深度，以二次波估算确定。五是直探头校对法：用直探头对轨头水平裂纹和水平状核伤定深定量。在核伤校对出现异常，用直探头进行鉴别，如发现近表面有多次反射波或失波报警，可依据探头在轨面位移确定长度，根据回波显示刻度确定深度。

（四）70°探头检查出波显示

一、偏角检测核伤回波显示：核伤位于轨颚附近 由于伤损存在于一、二次波扫查区，且接近轨颚，因此，A型显示在荧光屏刻度5.0左右，一、二次回波连续显示；B型显示有轨颚线附近，且伤波图形较长。

二、无偏角检测核伤回波显示：核伤的位置与回波显示刻度相对应，伤损越浅，A型显示回波位置靠近起点，B型显示靠近轨面线，反之，伤损越深，A型显示回波位置靠近基线后端，B型显示靠近轨颚线。

三、倾斜核伤的显示由于疲劳源的倾斜，单线地段上、下行列车运量悬殊，使核伤早期呈倾斜性发展，给核伤检查带来难度。由于核伤倾斜后，伤损回波途径发生改变，伤损回波的显示规律与规则性核伤不相同，认识倾斜性核伤回波显示规律，对波形分析、防止核伤漏检有益。

（五）、70°探头非核伤回波探伤检测工作时注意识别

一、鱼鳞剥离反射波：由于钢轨接触疲劳强度不足，曲线上股或部分直线地段形成鱼鳞状剥离。向轨头内侧发射的通道，A型显示的荧光屏会出现有规律、连续、循环出现回波显示；B型显示轨颚线下会形成连续图形，且离轨颚线较远。检测中应慢走细看，重点注意波幅强、位移大和二次波靠近5.5刻度的回波，因为鱼鳞剥离末端很容易产生核伤。

二、轨面擦伤波：机车空转或制动过程中，轮轨间剧烈摩擦，使钢轨表面擦伤，后形成网状碎裂，在探伤中呈不规则回波显示，类似剥落掉块回波，但波幅弱一些。擦伤波碎裂程度不同回波显示也不同，靠近刻度零点显示不规则的跳跃波或移动很短的回波，则擦伤的深度很浅。这时应把仪器调向复查或进行校对，防止擦伤引发的核伤漏检。

三、夹板卡损波：钢轨接头连接件夹板端头与钢轨长期摩擦，形成一定深度的摩损台阶，探伤中会产生回波。通过目视或探头调向校对鉴别，要注意卡损处向内发展的横向裂纹。

四、焊筋轮廓波：无缝线路钢轨焊缝，轨头下颚都存在一个凸起的焊筋，探伤检测时一般都会产生回波。焊筋轮廓波在荧光屏刻度4.5左右显示，由于焊筋几何形状不一，回波显示的位移和强弱略有差异，铝焊接头回波强，可以通过目视轨面状态、确定反射点位置、70°探头校对、调整探头位置和方向等方法区别核伤真假，要重视异常波形的分析，防止回波显示相似的核伤漏检。

结论：综上所述，在地铁运输行业超声波探伤检测技术被广泛运用。对于检测人员上道检测前做好现场探伤灵敏度调节，无杂波的情况下，尽可能提高探伤灵敏度，确保轨头小核伤及时发现；当轨面、轨颚锈损严重时，及时提高增益，保证钢轨不良地段轨头核伤及时检出。70°探头的扫查位置、校对方式及出波显示是70°探头检测的主要步骤，探伤人员检测时应注意小腰内侧、曲线上股、坡道变坡点和道岔基本部位的检查。提高探伤人员的操作水平，及时发现并消除内部缺陷为地铁运输安全提供有力保障。与地铁追求的安全、绿色、舒适、便捷的理念相结合，为地铁安全保驾护航。

参考文献：

[1]中国铁道出版社.铁路探伤2014.10