钢轨超声波探伤检验不合原因分析及工艺改进

钢轨超声波探伤检验不合原因分析及工艺改进

李文元 张建武

中国铁路呼和浩特局集团有限公司呼和浩特工务段探伤车间 内蒙古呼和浩特 010000

摘要：随着铁路运输向着高速、重载和高密度行车方向的发展，铁路对钢轨的质量要求越来越高。超声波探伤可有效检测出钢轨的内部缺陷，例如裂纹、夹杂物、缩孔和夹层等，大幅提高了钢轨产品的质量和铁路行车安全。目前国内外的钢轨标准均对超声波探伤提出了明确要求：“钢轨全长应连续进行超声波探伤检查”。

关键词：钢轨;超声波;探伤;原因分析;工艺改进;

引言

轨道损坏是轨道交通中的一个常见问题，直接影响列车的安全性和稳定性，并与轨道材料的选择、运输成本和制造密切相关。由于滑轨可以沿特定方向移动和支持，因此延长运行期间，滑轨可能会受到不同程度的损坏，例如:b .对于影响轨道性能的传统钢轨、轨道连接、垂直轨道和垂直裂缝，需要对轨道损坏及其原因进行分析，并采取适当措施解决轨道损坏问题，以提高轨道质量。

1钢轨焊缝的分类

　我国铁路钢轨焊接主要有接触焊（又称为闪光焊）、气压焊和铝热焊等３种焊接工艺。接触焊、气压焊属于锻造焊，焊缝由钢轨母材熔化再结晶形成，其极限强度、屈服强度、疲劳强度等均能达到母材的９０％以上。铝热焊属于铸造焊，该焊缝是由氧化铁粉、铝粉以及一定比例的合金颗粒经铝热反应形成的金属结晶，铝热焊焊缝的极限强度只达到母材的７０％左右，其疲劳强度仅达到母材的４５％～７０％，其屈服强度与接触焊焊缝的接近。铝热焊焊缝为铸造组织，容易含有铸造缺陷，一旦内部存在超标缺陷则会严重削弱焊接接头的性能。

2探伤原理

探伤是一种非破坏性检测方法，能够在不损伤被测件的前提下掌握其内部质量情况。在探伤技术体系中，超声波检测技术已取得广泛应用，其依托于超声波的传播原理，在传播途径中遇界面时将发生反射，并由指定装置接收反射波，从而以此来揭露被测件的内部缺陷。当前，超声波探伤原理包含如下三类：（1）脉冲反射检测原理。超声波向被测件发射超声波，在传播途中若遇两种介质不同的交界面，则会出现反射现象；由于其仅需配置一个探头即可，因此可实现同步接收。（2）脉冲投射检测原理。在被测件的两侧分别设置发射探头和接收探头，通过脉冲波穿透被测件而实现检测。（3）共振法检测原理。被测件的厚度为关键参数，在该值达到超声波半波长的整数倍时，便会发生共振；在此基础上，可通过确定相邻共振差而得到工件厚度；同时能根据厚度来判断工件内部质量是否存在缺陷。

3焊缝的全断面检测工艺　

焊缝的完整横截面检查分为三个区域:焊缝头部检测、焊缝腰椎高度检测和焊缝轨迹底部检测。焊接头检测仪器分为单头和多头k型取样方法。采用钢轨68.2°屈光角的单芯K2. 5研究了单芯方法在体积和破碎程度上的缺陷。k驱动方法将两个或多个探针(通常使用K1探针和45°折射角度)对称放置在头部一侧，并从一侧接收。检查时，通过两个探针查询头部横截面，其中包含预定义的取样数和注射位置，以便在与检查曲面垂直的方向上进行故障检测。焊接轨造型的材料缺陷通过单或双K1按钮“v”通过穿透试验方法进行；单精度误差时，可采用双探头串行检验序列确定方法。腰部单杆探针检测用直线探针(轨道中折射角的0°位置)定位在轨道中心，探针沿轨道沿焊缝中心侧沿长度方向缓慢移动50 mm，并使用直线探针的镜像原理检查与焊缝中轨道平行的误差；直探针的穿透原理可检测焊缝中的厚度结晶度。焊接轨迹上的双探头串行检查，用两个探针垂直排列在头部顶部中心，采集后用超声波反射检查轨迹底部的两个探针是否存在腰部缺陷。为确保两个探针在垂直方向上等距移动，检查时通常使用焊接切口。焊接导轨检测主要采用K 2. 5单探针试验方法和轨道底部多探针k试验方法。导轨区分K2. 5单探针试验方法采用K2. 5探针，在角度和注射位置进行六次导轨底面的探测，沿导轨纵向移动探测探针，并用一次、三次轴试验检查焊缝的上半部。轨道一侧具有多个sonn和antasten的k形检查过程位于轨道的两侧，分别为6和。取出导轨底部的12合后组合探针时出错。

4探伤过程注意事项

1.扫查速度与力度。移动速度以10m/s以内较为合适，若速度超出该值，则易出现漏检的情况；此外，需向探头施加适当的压力，以确保探伤灵敏度可维持在合理的区间内，避免灵敏度失稳。2.探伤灵敏度的调节。调节工作应在正式探伤前完成，在合理设定灵敏度后，有助于提高损伤检出率。3.探伤扫查宽度。在钢轨焊缝的探伤工作中，应做到全宽度扫查，从而保证结果的准确性。4.分析回波显示。准确判断内外侧焊筋波的显示规律，并从中判断异同点，以确定缺陷波与焊筋波。5.检查区域的控制。在开展K形和串列式探伤检测工作时，需重点关注轨头上角和规定上部区域，该两处均为探伤中较为隐蔽且是难度较大的部分，因此要根据实际情况合理补充其他方法，以保证探伤结果的准确性。6.探测面周边的探伤。以单探头的方式为宜，或根据需求采取组合探头的方法。焊缝并非钢轨的主体结构，而是连接钢轨的纽带，该部分更易出现损伤，因此需加大探测的力度。同时，除了焊缝自身外，还需考虑周边结构，以便全面掌握缺陷情况。

5提高钢轨探伤质量的有效途径

5.1钢轨探伤检查

在进行轨道检测之前，应定期调试和维护仪器，特别注重仪器电压显示、仪器内部的连接线、探头压力、水道等，以避免轨道检测质量的波动。安装仪器后，必须根据不同类型的轨道和状态调整轨道检验站的灵敏度，注意警告门和探针的位置。在铁路检查过程中必须控制采样速度，每个通道中的报警音必须是唯一的，并且在出现异常或报警时必须重复。员工可以根据轨道波形选择不同的探针和技术仪器多次检查和检查轨道位置，以避免数据和位置误报。

5.2采用超声波技术改进轨道检测

面对社会经济技术的飞速发展和铁路勘察技术的不断发展，企业可以引进超声波技术来提高轨道的质量和水平。超声在物体传输过程中传输途径不断变化时影响超声运动的传输，从而可以利用超声波运动的操作原理对钢轨进行探测。如果在工作时检测到包含反射、折射、散射等的超声波问题，则轨道问题显而易见。超声换能器接收动态变化的超声运动来判断轨道的状态。由于工件材料本身的材料差异，所显示的实体钢轨的特点也存在差异，需要个别技术人员进行多次分析和修正，才能尽可能彻底地发现钢轨，确保轨道交通的安全性和稳定性。

结束语

（1）导致钢轨超声波探伤检验不合格的主要原因为钢轨内存在长条状的大型外来夹杂物，夹杂物长度分别为4.15mm和7.56mm，由硅酸盐类氧化物和镁铝尖晶石等混合组成，同时夹杂中含有少量的K、Na元素。（2）对大型外来夹杂物的产生原因进行了分析，结合生产设备及工艺特点，认为耐材脱落和中包保护渣卷入是产生大型夹杂物的主要原因。（3）针对大型外来夹杂物的产生原因，制定了针对性的工艺优化方案。工艺优化方案实施后，经超声波探伤检验，钢轨探伤合格率有了显著提高。

参考文献

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