钢轨探伤工电子版本4Word文件下载.docx
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探头置轨面中心,声束方向与钢轨纵向平行,入射钢轨中的声波由轨面向轨头三角区传播(图4-2),有利于发现钢轨轨头中心区域横向裂纹。
图4-2无偏角放置70°
二、轨端回波显示
(一)A型显示的偏角扫查
当70°
探头入射点距轨端(60kg/m轨)216mm左右(图4-3a),荧光屏刻度9.2左右(仪器标定为横波声程1:
2.5),将显示轨端顶角反射波;
随着探头向轨端移动,由位置0移至位置1,回波由刻度9.2向5.0移动(图4-3b),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4.8处显示轨颚底角波(图4-3c),探头位置距端轨108mm左右,继续前移,二次回波波幅下降,一次回波波幅上升(图4-3d),并随着探头从位置1移向位置2,一次回波由刻度4.6向1.0处移动(图4-3e)。
图4-3偏角70º
探头轨头端面回波A型显示过程
已知:
60kg/m轨、轨颚面中心距轨顶面约为39.5mm、折射角70°
、标定比例1:
2.5,二次波:
F=(39.5÷
cos70°
)×
2÷
25=9.24
1.上述是70°
探头发射方向和探头移动方向相同的显示过程,由于钢轨探伤仪上还装有向后发射的70°
探头,即探头移动方向与发射方向相反,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度值大的方向移动,先显示一次回波,再显示二次回波。
2.钢轨探伤仪为提高二次波探伤灵敏度,接70°
探头的通道,接收放大电路中采取远距离补偿方式,加上二次波是经轨颚反射,受声束扩散、轨头侧面和顶面的影响,二次波在轨头内的反射较复杂,呈多支波交替显示现象;
另外,为防止近区杂波而产生频繁报警,在接收电路中又采取近区抑制方式,使一次回波移不到0刻度。
这些均属于正常现象,切勿为追求一次回波位移到0刻度或二次回波单支波显示,而采取提高或降低探伤灵敏度,这样不利于钢轨探伤。
(二)A型显示的无偏角扫查
当无偏角70°
探头入射点距轨端(60kg/m轨)140mm左右(图4-4a),荧光屏刻度10.0(仪器标定为横波声程1:
1.5),显示轨端反射波;
随着探头向轨端移动,探头距轨端距离越来越小,回波由刻度大向刻度小移动(图4-4b),它的显示特点与偏角70°
探头端面回波显示不同,只有一次波,无二次波。
图4-4直70°
(三)B型显示
B型显示与A型显示不同,某处反射回波,在屏幕上只以一个点表示回波的空间位置。
探头入射点距轨端(60kg/m轨)216mm左右,荧光屏轨颚线下开始出现回波反射点(图4-5a),由于二次回波反射,声程大于一次波,折算出的深度大于轨颚厚度,因此显示回波的“点”出现在轨颚线下部;
随着探头向轨端移动,探头由位置0接近位置1,回波声程越来越小,B型显示回波点向上延伸接近轨颚线(图4-5b);
探头移过位置1时,回波显示图会出现继续向上延伸和在轨颚线上同时出现回波显示点,这是一、二次波交替中出现的现象(图4-5c);
当探头由位置1移至位置2(轨端),回波显示点由轨颚线向上延伸接近轨面线(图4-5d、e)。
图4-570°
探头轨头端面回波B型显示过程
三、声束覆盖范围
了解和掌握声束覆盖范围,对实际探伤中波形分析有很大帮助。
目前,钢轨探伤仪的探伤工艺一般都采用70°
探头在轨面偏角和无偏角两种扫查方式,偏角扫查是利用轨颚反射作用,扩展扫查范围;
无偏角扫查是为弥补偏角扫查未检测的区域。
(一)偏角扫查声束覆盖范围
1.一次波声束覆盖范围约占轨头总面积约20%(图4-6a),实际扫查面积大小与探头偏角、位置和探伤灵敏度等有关。
2.二次波声束覆盖范围约占轨头总面积约45%(图4-6b)。
3.同时用两个70°
探头,一个检查轨头内侧,另一个检查轨头外侧,由于探头偏角的因素,在轨头中下部仍存在一个“盲区”(图4-6c)。
图4-6偏角70°
探头声束覆盖范围示意图
声束覆盖范围的检验方法是在轨端不同位置上向内纵向钻平底孔(图4-7),模拟不同位置的核伤,按正常探伤方法对每一个平底孔进行探测,并记录回波位移情况(表4-1)。
从表中可以看出,轨头中部检测灵敏度比较低,正常探伤灵敏度下,10、15、20号孔无回波,如伤损处于该区域是无法检测出;
9、14、18、19、21、22号孔只有一次回波,说明70°
探头偏角扫查,对轨头侧面灵敏度较高,对轨头中部检测困难,因此,采用70°
探头偏角扫查,轨头中部存在一定的“盲区”,必须使用无偏角70°
探头来弥补。
图4-7(4T4)平底孔试块孔位示意
表4-1平底孔回波显示记录
孔号
回波位移
1
6.3~7.7
2
6.0~8.4
3
6.4~8.6
4
0.9~1.1
8.5~9.2
5
7.7~7.8
6
5.5~6.5
7
5.8~6.6
8
1.2~1.5
7.2~7.6
9
1.1~1.8
10
——————
11
4.6~5.8
12
2.2~2.7
5.2~6.0
13
1.8~2.5
7.2~7.4
14
2.0~2.3
15
16
3.4~4.4
4.5~5.1
17
3.0~3.6
4.6~5.7
18
2.4~3.4
19
2.2~2.6
20
21
3.1~4.4
22
(二)无偏角扫查声束覆盖范围
根据晶片宽度和声束扩散特性,无偏角70°
探头的声束覆盖范围约为轨头总面积的20%(图4-8),从图中可知对,主要探测轨头中部。
图4-8无偏角70°
根据两个偏角70°
探头声束覆盖范围(图4-9a),再增加一个无偏角70°
探头探测,三个70°
探头同时使用,声束可覆盖整个轨头范围,满足轨头全面扫查的目的(图4-9b)。
图4-9两个偏角加一个无偏角70°
四、核伤回波显示
探头属反射式探伤法,探伤中无伤损存在时,一般不会有回波显示,当遇有伤损,且反射回波能被探头接收时,荧光屏显示伤波并报警,探伤人员可根据回波显示特点,大约确认伤损存在的位置和大小。
(一)规则核伤的显示
规则核伤是指核伤反射面与钢轨纵向基本垂直。
1.偏角检测核伤回波显示
⑴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(图4-10a);
B型显示有轨颚线附近,且伤波图形较长。
⑵核伤位于轨头上方一、二次波扫查区,A型显示回波在荧光屏扫描线上分两次显示,两次显示越靠近扫描线两端,则核伤距轨面越近(图4-10b);
B型显示在轨面线附近和离轨颚线较远的下方。
⑶核伤位于轨头一侧上角处于二次波扫查区内,A型显示回波显示于荧光屏刻度5.0以后,回波位置刻度越大,核伤距轨面越近(图4-10c);
B型显示伤损图形在轨颚线下方,离轨颚线距离越大,核伤越靠近轨面。
图4-10偏角探测核伤的位置和回波显示
规则核伤回波显示规律一般具有伤损垂直高度越大,A型显示回波位移越大、B型显示伤损图形越长的特点;
伤损位于一、二次重叠扫查区时,则A型显示一、二次波都有,B型显示在同一垂线附近出现两个伤损图形;
若核伤处于一次波扫查范围之外,则A型显示仅有二次波显示,B型显示在轨颚线下方仅有一个伤损图形;
如果核伤直径已经很大,则A型显示伤波近似与轨端回波,B型显示较长的伤损图形从轨颚线下方至轨面线附近。
2.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(图4-11),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。
图4-11无偏角探测核伤位置和回波显示
(二)倾斜核伤的显示
由于疲劳源的倾斜,以及双线地段列车单向运行或单线地段上、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。
1.偏角检测倾斜核伤回波特点
⑴核伤位于轨颚附近虽然伤损存在于一、二次波扫查区,当探头接收不到二次波时(图4-12a),A型显示回波在5.0之前,B型显示在轨颚线之上;
当探头接收不到一次波时(图4-12b),A型显示回波在5.0之后,B型显示在轨颚线之下。
图4-12偏角检测倾斜核伤位置和回波显示
⑵核伤位于轨头上方虽然在一、二次波扫查区内,由于核伤倾斜后,使一次回波探头无法接收到(图4-13a),从波形显示上会误以为核伤位于内侧上角处;
当二次波探头无法接收到(图4-13b),会误以为核伤位于轨头中心处。
图4-13偏角检测倾斜核伤位置和回波显示
⑶核伤位于轨头一侧上角虽然核伤在二次波扫查区内,因核伤倾斜后,当核伤反射面正好与二次波正交时(图4-14a),会有回波显示;
当核伤与二次波的入射角过大(图4-14b),回波无法被探头接收,会造成漏检,这一漏检往往在不知不觉中发生。
为防止倾斜性核伤漏检,最有效的方法是增加探头(图4-14c),从另一侧检查,或定期调换70°
探头的发射方向,即原来一个探头向前向内,另一个探头向后向外,调整为一个探头向前向外,另一个探头向后向内,以便提高核伤检出的可靠性。
图4-14偏角检测倾斜核伤位置和回波显示
2.无偏角检测倾斜核伤回波特点
当倾斜核伤与声束正交时(图4-15a),在仪器显示屏上会出现核伤波(A显示)或图(B显示);
当倾斜核伤与声束不正交时(图4-15b),虽然核伤处于声波扫查范围之内,因核伤回波无法返回到探头中,荧光屏上无伤波显示,为防止倾斜性核伤漏检,应采取增加探头或调向检查的方式弥补(图4-15C)。
图4-15偏角检测倾斜核伤位置和回波显示
五、非核伤回波识别
(一)剥离层多次反射波
钢轨制造和淬火不良,产生轨头表层剥离,形成不规则的薄层(图4-16)。
超声波在薄层中多次反射后被探头接收,A型显示的荧光屏一次波范围会出现单支或多支回波同时显示的现象;
B型显示轨面线附近会有不规则的、密集分布的点,同时会在轨底线上显示0°
探头的失波。
图4-16剥离层多次反射波
该类伤损可根据回波和探头位置对应关系来进行识别,如果探头入射点在剥离层上