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探伤论文
2014.03.08
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姓名:边同山
用37度探头检测焊缝轨底三角区的横向裂纹
随着铁路电气大提速的到来，探伤作为工务段第一道防线也更显重要，对探伤质量要求更加严格。据近年来的伤损统计数据表明：焊缝轨底三角区断轨占焊缝断轨总量的35％左右。按目前我局各段焊缝周期的安排执行情况，不能满足行车安全对焊缝接头防断检测的需求，为充分发挥母材钢轨探测的短周期的优势，利用37度探头加强对焊缝轨底三角区的横向裂纹检测是一个值得研究的问题。下面分三个方面进行讨论。 一、可行性
母材探伤中的37度探头，原设计主要是为了发现钢轨螺孔的象限裂纹，所以对轨底三角区的检测因为没有伤损而被忽略，而37度探头按目前使用的各种型号的探伤仪器的声程(以60Kg钢轨为例)都在250mm。可满足对轨底的检测。如果焊缝轨底三角区存在横向裂纹，将构成超声波的直角反射，依据超声波的原理：“超声波在两个相互垂直于面内构成直角反射。每次反射是以入射波形相同的反 射波以平行于入射波的方向返回”，对37度探头探测区域即从轨头至轨底整个断面的检测实验现象中表明：轨断面与轨底相互垂直的平面构成直角反射，通过对仪器探头灵敏度校验时，我们能够发现GTS-60加长试块上轨底三角区三个“扇形”横向裂纹。在探测实践中焊缝轨底三角区焊筋轮廓也能形成直角反射，所以能观察到焊筋轮廓反射回波。
因为端角横渡的反射率几乎为100%，所以利用钢轨探伤
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仪的37度探头来有效地发现焊缝三角区的横向裂纹，理论可靠，在不改变原仪器性能的情况下行之有效，而且检测周期大大缩短。
二、检测前的准备
为了后期探测时确保探伤质量，操作方便有序，提高工作效率，必须对37度探头、钢轨探伤仪、探伤仪与探头组合后的综合性能等几项技术指标，按TD/T2636—2000标准规定进行测定。 1、选定37度探头
由于焊缝轨底三角区的横向裂纹往往与轨底焊筋轮廓的一侧同在一起出现，这就要求探头有足够的分辨力才能保证不漏检，所以必须选择分辨力高的探头。轨底三角区需要的声程较大，就要选择灵敏度余量大而且远距离波幅增益较高的探头。为了区别焊筋轮廓回波与三角区内的缺陷回波 (二者之间的声程仅差几毫米)必须准确地测定37度探头在带保护膜的情况下，探头的前沿长度和K值。计算出探头至焊缝三角区的横向裂纹的水平距离L。这对后期进行探测时利用水平距离L、确定回波信号所在钢轨的实际位置、准确定位、判定伤损起着关键作用。 2、校对仪器
仪器的设计时基线满刻度10格代表声程S=250毫米。如果探头的折射角度正好是37度的话，那么每格代表的水平距离L=15mm，代表的深度h=20mm。实际上探头的折射角存有误差，那么可以根据△值修定。使原仪器的3、4通道的报警大方门后沿必须覆盖到轨底角，以60kg／m的钢轨为例，
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大方门后沿大约调至刻度9，这样就将铝热焊缝的大焊筋也包括进去了，这是需要注意的。 3、综合性能检验
将挑选后的探头与仪器组合，这时探头的灵敏度余量不小于40dB，调整到实际钢轨探伤状态时，以在线路上的正常速度推行。在GTS一60加长试块上进行，能发现37度探头所探测范围的各种人工缺陷。当探测到三个“扇形”缺陷时，回波幅度应有明显变化，并有清脆的报警信号，这才能显示出有足够的检测能力。 4、对比实验
将钢轨探伤仪分别置在GTS一60试块和在役60钢轨焊缝上推行，测得试块上轨底裂纹和焊缝焊筋轮廓各有反射回波，并在回波最高点将幅度分别降至满刻度的80%时，分别记下其衰减dB值，做为以后探测的基准灵敏度参量值。此时会发现，前者回波在时基线8.8格处，而后者在8.9格(气压焊、接触焊)，9格(铝热焊)。这时可依据公式lg37°=L/H，计算出伤损的位置，这对伤损判定极为重要。
另外我们还会发现绝大部分接触焊及相当部分的气压焊焊缝轨底焊筋无反射回波或波幅很弱，这是因为焊缝很小或焊筋圆顺未构成直角反射所致。牢固掌握以上三种不同焊接方式的焊筋回波的规律和特征，做到胸中有数，要灵活运用分别对待。 三、探测方法
当准备工作一切完成以后，在钢轨母材探伤时，即可对焊缝轨底三角区的横向裂纹进行探测。按照“1听、2看、3
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