鋼軌焊縫單探頭法探傷工藝

1、鋼軌焊縫單探頭法探傷工藝沈陽鐵路局工務(wù)處2009年3月目 錄1.范圍32.探傷人員43.作業(yè)條件44.設(shè)備及器具45.探傷操作66.鋁熱焊焊縫0°探頭探傷107.探傷掃查方式118.缺陷判定139.探傷報(bào)告1410.其它1411.附錄：A1412.附錄：B17鋼軌焊縫單探頭法探傷工藝前言目前我局鋼軌焊縫有接觸焊縫,氣壓焊和鋁熱焊縫等三種不同型式,對(duì)鋼軌焊縫進(jìn)行探傷時(shí),尤其是對(duì)包括熱影響區(qū)在內(nèi)的焊縫區(qū)域進(jìn)行探傷時(shí)，除了會(huì)遇到疲勞缺陷即疲勞裂紋外,還會(huì)遇到各種各樣的缺陷,如夾雜、疏松、氣孔、過燒、光斑、灰斑、未焊合和各種裂紋等。夾雜、疏松以及氣孔和過燒屬體積狀或點(diǎn)狀缺陷，可用普通的單探頭

2、法進(jìn)行探測；而光斑，灰斑等缺陷，由于其反射很弱，因此探測十分困難，不易探到。在鋼軌疲勞地段或隧道、道口等處所，因軌底嚴(yán)重銹蝕或墊板卡損、機(jī)械撞擊等原因造成陳舊性傷損，在氣壓焊和鋁熱焊縫輪廓邊緣，因應(yīng)力集中很容易產(chǎn)生軌底橫向裂紋；鋁熱焊縫邊緣在軌頭下鄂軌腰表面與溢流飛邊的交界處根部也容易產(chǎn)生缺陷，這種類型的缺陷發(fā)生和發(fā)展速度快，可直接造成鋼軌折斷，因而是最危險(xiǎn)的缺陷。本工藝針對(duì)這些傷損的檢測制定了行之有效的解決方法。對(duì)于平面狀缺陷，也可以采用雙探頭法、K型掃查和前后串列式掃查方法。 本工藝主要側(cè)重于介紹操作方法，如探傷靈敏度標(biāo)定及補(bǔ)償、探傷操作、缺陷判定等內(nèi)容。1.范圍使用數(shù)字式通用探傷儀或具備

3、上述功能專用探傷儀對(duì)鋼軌焊縫進(jìn)行全斷面超聲波探傷。本工藝條件適用于60kg/m的鋼軌氣壓焊縫、接觸焊縫和鋁熱焊縫的超聲波探傷作業(yè)，其它軌型的焊縫探傷，可參照本工藝執(zhí)行。2.探傷人員2.1探傷人員應(yīng)具有鐵道部門無損檢測人員技術(shù)資格鑒定考核委員會(huì)頒發(fā)的級(jí)或以上級(jí)別的技術(shù)資格證書，經(jīng)專門的鋼軌焊縫探傷技術(shù)培訓(xùn)，合格后方能獨(dú)立承擔(dān)鋼軌焊縫探傷工作。2.2單機(jī)作業(yè)時(shí)，組成7名人員作業(yè)組，其中操作者1名、記錄1名、除銹打磨2名、防護(hù)員3名。2.3雙機(jī)作業(yè)時(shí)，組成9名人員作業(yè)組，其中操作者2名、記錄1名、除銹打磨3名、防護(hù)員3名，對(duì)現(xiàn)場焊縫進(jìn)行全斷面檢查。2.4駐站防護(hù)員根據(jù)鐵道部及路局相關(guān)規(guī)定設(shè)置。3.作

4、業(yè)條件3.1利用列車間隔和線路“天窗”封鎖時(shí)間，按規(guī)定設(shè)好防護(hù)。3.2以焊縫為中心軌底4個(gè)探測面、軌腰4個(gè)探測面、軌頭側(cè)面4個(gè)探測面、軌頭踏面2個(gè)探測面，計(jì)14個(gè)探測面。3.3焊縫中心兩側(cè)各200mm為探傷檢查范圍。3.4全斷面探傷作業(yè)，每個(gè)焊縫探傷時(shí)間一般15分鐘為宜。4.設(shè)備及器具4.1儀器：數(shù)字式通用探傷儀。4.2探頭超聲波探頭測試應(yīng)符合TBT2658.212007和如下具體要求：a） 應(yīng)無雙峰和波形抖動(dòng)現(xiàn)象，探頭前沿長度應(yīng)能滿足探傷掃查范圍的需要。b） 回波頻率及其誤差回波頻率： 在役焊縫和鋁熱焊焊縫： 2.5MHz 新焊接觸焊和氣壓焊焊縫： 4MHz 回波頻率誤差: 10c） 折射角

5、誤差折射角在37º45º之間時(shí)： 1.5°折射角60°時(shí)： 2°d） 橫波探頭分辨力 4MHz以上探頭： 22dB2.5MHz探頭： 20dBe） 橫波單探頭始脈沖寬度（R100圓弧面增益40dB）4MHz以上探頭： 20mm 2.5MHz探頭： 25mmf） 相對(duì)靈敏度 縱波直探頭（同靈敏度余量）： 55dB 橫波探頭： 4MHz以上探頭： 60dB （R100圓弧面）2.5MHz探頭： 65dB （R100圓弧面）4.3試塊.CSK-IA標(biāo)準(zhǔn)試塊如圖所示.GHT-5焊縫對(duì)比試塊 (見附圖A) 圖1.YN-1疑難傷損對(duì)比試塊（見附圖B）。4.

6、4其它工具鋼刷、扁鏟、砂布、手錘等清污工具；耦合劑、直尺和棉紗等。5.探傷操作5.1探傷前的準(zhǔn)備5.1.1探傷前應(yīng)按本工藝中的4.2條規(guī)定，測試探頭的各項(xiàng)指標(biāo)，采用符合規(guī)定要求的探頭。5.1.2測試探頭零點(diǎn)、探頭前沿距離等，將相關(guān)參數(shù)輸入探傷儀。輸入工件厚度180mm。5.1.3 K0.8K1探頭，用于探測軌腰及延伸區(qū)。輸入儀器的探測范圍值，應(yīng)不少于255mm，輸入工件厚度180mm。5.1.4 K2K2.5探頭，用于探測軌頭。輸入儀器的探測范圍值，應(yīng)不少于162mm、輸入工件厚度60mm。5.1.5 K2K2.5探頭，用于探測軌底。輸入儀器的探測范圍值，應(yīng)不少于135mm，輸入工件厚度50m

7、m。5.1.6 0 º探頭，用于從鋼軌踏面上對(duì)軌頭、軌腰至軌底進(jìn)行探測。輸入儀器的探測范圍值，應(yīng)不少于180mm，輸入工件厚度180mm。5.1.7工作頻率：在役焊縫和鋁熱焊焊縫2.5MHz；新焊接觸焊和氣壓焊焊縫4MHz。5.2探傷操作5.2.1軌腰及延伸區(qū)探測5.2.1.1使用K0.8K1探頭作為GHT-5試塊B區(qū)8號(hào)橫孔，其反射波高調(diào)整到滿幅度的80%，然后根據(jù)探測面情況進(jìn)行適當(dāng)表面耦合補(bǔ)償，一般2dB6dB，作為K0.8K1探頭探測軌頭和軌腰部位的探傷靈敏度，如圖2所示。圖2 軌腰單探頭探傷靈敏度校準(zhǔn)5.2.1.2對(duì)焊縫軌底橫向裂紋呈“月牙型”傷損（垂直于軌底，構(gòu)成裂紋與軌底

8、面的直角反射）的探傷方法：現(xiàn)場操作可使用探頭K0.8K1或鋼軌探傷儀37°探頭，結(jié)合現(xiàn)場鋼軌表面狀態(tài)及耦合情況，可以檢測出軌底區(qū)橫向裂紋大小為：高8mm、寬8mm，實(shí)物傷損如圖3所示。圖3檢查方法一：探傷靈敏度標(biāo)定：首先將數(shù)字式通用儀器橫波K0.8K1單探頭設(shè)置最大聲程255mm,按照已校準(zhǔn)GHT-5試塊的探傷靈敏度，反射波高調(diào)整到滿幅度的80%，補(bǔ)償6dB為探傷靈敏度。能夠發(fā)現(xiàn)YN1焊縫試塊的軌底區(qū)橫向裂紋大小為：高4mm、寬8mm。檢查方法二：使用GCT8型鋼軌探傷儀器或其它型鋼軌探傷儀37°探頭，將正常螺孔反射波調(diào)整達(dá)80%波高，再提高10dB作為探傷靈敏度,對(duì)YN1

9、焊縫試塊的軌底區(qū)4號(hào)橫向裂紋傷損大小為：高4mm、寬8mm。5.2.2 軌底探測使用K2K2.5探頭，將GHT-5試塊C區(qū)2號(hào)豎孔上棱角的二次反射波調(diào)整到滿幅度的80%，如圖4所示，然后根據(jù)探測面情況進(jìn)行適當(dāng)表面耦合補(bǔ)償，一般2dB6dB，作為軌底探傷靈敏度。圖4 軌底單探頭探傷靈敏度校準(zhǔn)5.2.3軌頭探測5.2.3.1將GHT-5試塊B區(qū)軌腰5號(hào)橫通孔，反射波調(diào)整到滿幅度的80%，如附錄A.c（B區(qū)）所示，然后根據(jù)探測面情況進(jìn)行適當(dāng)表面耦合補(bǔ)償，一般2dB6dB，作為軌頭單探頭探傷靈敏度。5.2.3.2對(duì)焊縫軌鄂部位的探傷：現(xiàn)場操作可以使用探頭K2.5或70°探頭，結(jié)合現(xiàn)場鋼軌表面

10、狀態(tài)及耦合情況，可以檢測軌顎傷損大小為：寬10mm、高15mm，如圖5所示。圖5檢查方法一：使用數(shù)字式通用儀器，橫波K2.5單探頭，聲程162mm,軌頭厚度60mm。探測YN1焊縫試塊1號(hào)傷損，軌頭側(cè)面涂抹耦合劑，從鋼軌側(cè)面分別對(duì)軌鄂缺陷部位進(jìn)行掃查，探頭入射點(diǎn)距傷損的水平125mm，并對(duì)軌頭4個(gè)側(cè)面分別標(biāo)記水平位置，前后移動(dòng)探頭，并有13°左右向下的偏轉(zhuǎn)角度來掃查軌鄂缺陷。檢查方法二：使用GCT8型鋼軌探傷儀器或其它型鋼軌探傷儀器70°探頭,現(xiàn)場對(duì)焊縫軌鄂缺陷進(jìn)行側(cè)面探測時(shí),調(diào)整儀器靈敏度使軌頭斷面反射波的波高達(dá)80%，提高10dB14dB作為探傷靈敏度，探頭入射點(diǎn)距缺陷

11、的水平距離為125mm，并對(duì)軌頭4個(gè)側(cè)面分別標(biāo)記水平位置,探頭向下轉(zhuǎn)角約13°左右掃查軌鄂缺陷。6.鋁熱焊焊縫0°探頭探傷將GHT-5試塊A區(qū)7號(hào)橫孔反射波高調(diào)整到滿幅度的80%，如圖6所示，然后根據(jù)探測面情況進(jìn)行適當(dāng)表面耦合補(bǔ)償，一般2dB6dB，作為0°探頭的探傷靈敏度。圖6 鋁熱焊0°探頭探傷靈敏度校準(zhǔn)7 探傷掃查方式7.1探頭分別從焊縫兩側(cè)進(jìn)行掃查，使存在于焊縫的不同部位，不同方向的缺陷被超聲波束掃查到。7.2通過不同角度探頭及不同方式的掃查（如前后掃查，左右掃查，環(huán)繞掃查和鋸齒形掃查等），獲得缺陷反射回波信息。7.3鋸齒形掃查時(shí)，每次前進(jìn)的齒鋸

12、角度不得超過探頭的晶片直徑。在保證探頭與焊縫中心線垂直的同時(shí)，大致做10°15°的擺動(dòng)。7.4補(bǔ)償如果探測面過于粗糙，靈敏度提高2dB6dB不足以補(bǔ)償耦合損失或無法確定補(bǔ)償值時(shí)，則需進(jìn)行打磨處理。無法打磨或鋼軌材質(zhì)不同時(shí)，則應(yīng)對(duì)耦合損失和材質(zhì)損失進(jìn)行實(shí)際測試，并根據(jù)測試值進(jìn)行補(bǔ)償。7.5 探傷工藝校驗(yàn) 探傷靈敏度校準(zhǔn)后，應(yīng)在試塊上進(jìn)行工藝校驗(yàn)，以使探傷操作或探傷工藝滿足探傷要求。對(duì)于單探頭法，用反射法應(yīng)能探測出GHT-5試塊上各部位最遠(yuǎn)聲程處的人工缺陷，且信噪比不低于10dB。7.6 掃查7.6.1 在探傷靈敏度的基礎(chǔ)上提高4dB6dB作為掃查靈敏度。 7.7 缺陷確定7.

13、7.1 缺陷位置的確定7.7.1.1 單探頭探傷 從儀器上讀出聲程或深度，然后按下述關(guān)系確定缺陷的位置：（1） （2）式中：為缺陷的埋藏深度，單位為毫米（mm）；為水平距離，單位為毫米（mm）；為聲程，單位為毫米（mm）；為探頭折射角度，單位為度（°）；為探頭值，。7.7.2 缺陷大小的確定 7.7.2.1 點(diǎn)狀缺陷當(dāng)量直徑的測定7.7.2.1.1 距離波幅曲線法：發(fā)現(xiàn)缺陷后，將儀器狀態(tài)從掃查靈敏度降至探傷靈敏度，同時(shí)測量缺陷波與探傷靈敏度下基準(zhǔn)波高的dB差值，然后根據(jù)相對(duì)應(yīng)的距離波幅曲線判定缺陷的當(dāng)量大小，參照附錄C。7.7.2.1.2 計(jì)算法：當(dāng)缺陷的聲程大于3倍探頭近場長度時(shí)，

14、可以用計(jì)算法判定缺陷的當(dāng)量直徑：對(duì)于平底孔：（3）對(duì)于長橫孔：（4）式中：缺陷的當(dāng)量直徑，單位為毫米（mm）； 缺陷的聲程，單位為毫米（mm）；校正探傷靈敏度所用人工缺陷的直徑，單位為毫米（mm）；校正探傷靈敏度所用人工缺陷的聲程，單位為毫米（mm）；缺陷波比探傷靈敏度下基準(zhǔn)波高高出的dB值。8.缺陷判定8.1 新焊焊縫0°探頭探傷鋁熱焊焊縫時(shí)底波比正常焊縫底波低16dB及以上或焊縫存在如下缺陷時(shí)，焊縫判廢，應(yīng)重新焊接：a) 橫波單探頭探傷： 軌頭和軌腰： 3 長橫孔當(dāng)量軌底： 4 豎孔當(dāng)量軌底角（20mm）： 4-6dB 豎孔當(dāng)量（即2.8平底孔當(dāng)量） b) 鋁熱焊0°探

15、頭探傷： 5 長橫孔當(dāng)量c） 焊縫中存在平面狀缺陷。d） 缺陷當(dāng)量比a)、b)、c)規(guī)定的缺陷低3dB或以內(nèi)，但延伸長度大于6mm。8.2 在役焊縫8.2.1 焊縫疲勞缺陷的當(dāng)量達(dá)到或超過探傷靈敏度規(guī)定的當(dāng)量時(shí)判為重傷。8.2.2 焊縫焊接缺陷達(dá)到8.1規(guī)定的報(bào)廢程度時(shí)，判為重傷。9 探傷報(bào)告9.1應(yīng)詳細(xì)記錄每個(gè)焊縫探傷的有關(guān)情況，包括探傷條件、儀器設(shè)備、測試數(shù)據(jù)、探傷結(jié)果、處理意見等,并填寫探傷報(bào)告。9.2探傷報(bào)告應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行保存，一般不少于2年。10 其它10.1使用雙探頭和K型掃查探傷方法，對(duì)探測缺陷的位置、大小、缺陷判定，應(yīng)按照工務(wù)作業(yè)第21部分：鋼軌焊縫超聲波探傷作業(yè)TBT2658.212007鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。10.2探傷人員