钢轨焊缝探伤发培训资料.doc

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1、 钢轨焊缝探伤培训资料武汉铁路局信阳工务段目录一：概述二：焊缝探伤有关规定标准三：焊缝探伤准备工作内容四：焊接方式及焊缝缺陷五：仪器探头的选用六：焊缝探伤核心内容七：焊缝探伤过程中的扫查实用技能八：几种常用声程的校验使用九：缺陷波高缺陷性质分析十：缺陷的测定十一：缺陷叛废标准十二：焊缝探伤工作要求十三：仪器探头技术性能测试一：概述1：为什么要进行焊缝探伤？焊缝，目前已成为钢轨接头连接的主要形式。在我局铁路线路辖区范围内，主要存在接触焊、气压焊、铝热焊三种焊接方式。由不同的焊接工艺原因和使用情况看，（1），实际存在着缺陷并造成断轨；（2）其相对机械性能、受拉、受压、疲劳载荷等皆低于母材；（3）铝

2、热焊接头屈服强度只有钢轨母材的70%左右；（4）焊缝伤损数量增多，发展速度快，危害性大。2：焊缝探伤的根本任务：发现焊缝伤损或确定不存在伤损。（举例，医生体检，应慎之又慎）应对焊缝缺陷进行三定，定位、定性、定量，具体提供缺陷在焊缝中的具体位置大小等数据，以便于改进焊接工艺，分析缺陷存在的原因，提高焊接质量。提高对缺陷的检出能力，不断改进探伤工艺，丰富探伤方法。若要提高检出能力，就应丰富探伤方法，单一的技术，是不可能发现现场出现的各种复杂或特殊缺陷的。同时，焊缝探伤的基本方法必须熟练掌握。放松一下：扁鹊答魏文侯问互动 各抒己见您认为（您是）怎样发现存在缺陷的：（主要观点记录于黑板 鼓励 人、机、

3、料、法、环 观点归纳见下图）环境因素焊缝探测面耦合剂温度等材料因素仪器探头试块的选择使用、缺陷了解仪器因素仪器性能测距灵敏度等方法因素探伤方法探伤时间操作程序人的因素、判伤标准的掌握责任心经验等钢轨焊缝存在的缺陷发现的主要原因二：焊缝探伤主要规定、标准人员资格：执仪人员应符合2154、3规定还需取得铁道部门无损检测考核委员会颁发的资格证书。（钢轨焊缝探伤人员必须具有铁道部门无损检测考核委员会颁发的二级资格证书。）铁路局规定，探伤人员应具有铁道部门颁发的二级或以上探伤资格证书，经铁道部、铁路局认可的钢轨焊缝探伤技术培训并取得合格证后，方能独立承担钢轨焊缝探伤工作。探伤人员应对探伤工艺、焊缝常见伤

4、损有所了解，熟悉焊缝探伤方法。各单位要成立焊缝探伤专班，并保持焊缝探伤人员的稳定性。焊缝探伤范围：焊缝接头焊道及两侧各200毫米内必须进行全断面探伤。轨头部分用2.5（2）探头探测，轨头至轨底及轨腰等宽部位用单1、双1探头前后串列式探测；轨底部分用2.5、双1探头型串列式探测。探伤周期：无缝线路和道岔钢轨的焊缝除按规定周期探伤外，应用专用仪器对焊缝全断面进行探伤，接触焊每年一遍，现场气压焊、铝热焊每半年一遍。焊缝探伤作业探伤时间：铝热焊焊头，每处探伤时间不短于10分钟。现场气压焊、接触焊每处探伤时间不短于5分钟。焊接接头伤损标准：1：钢轨焊头不得有未焊透、过烧、裂纹、气孔、夹渣等有害缺陷。2：

5、钢轨焊头的断口允许有少量灰斑。单个灰斑面积不得超过10m；灰斑总面积不得超过20m。相邻两灰斑间距尺寸小于较小灰斑尺寸时，中间区域与两个灰斑合并计算面积。若有灰斑露头出现是，应将灰斑面积加倍计算。3：气压焊焊头断口除轨底角外允许有少量光斑。暂按单个光斑最大面积为8m,光斑个数不限，但总面积不得超过50m。若有光斑露头出现时，应将光斑面积加倍计算。上述标准2、3条是在焊接试验中落锤、静弯或疲劳试件断口上允许存在的缺陷面积，在超声波探伤中，一般灵敏度条件下发现的缺陷多数大于允许存在的面积。为此，对焊缝的轨底部位探伤中，如发现缺陷均判重伤。轨头、轨腰可按上述标准酌情处理。外观伤损 （略）焊缝探伤的具

6、体实施，以163291、钢轨探伤管理规则、2658、212007标准为原则。三：焊缝探伤准备工作内容1：总的要求： 四要 目标要清楚安全第一，精检细探是方向，工作根本是不误判不漏检。仪器要熟悉性能操作对象要了解焊接工艺缺陷种类缺陷与波形相互关系程序要保证成败在细节各工序规范标准（探测面打磨、除锈涂油长度厚度、探测距离位置、作业时间等）标准要掌握才能发现判定伤损。2：现场探伤前具体工作的准备：(1) 仪器性能状态良好(2) 带齐仪器设备包括扫查架、探头、连接线（含备用）、回波探头；(3) 防护信号设备，响墩、信号旗、喇叭、对讲机；(4) 用于打磨除锈涂油的钢刷、扁铲、毛刷、毛笔、耦合剂；(5)

7、用于判伤测量的卷尺、钢尺、小镜子、油漆；(6) 棉纱、手电筒（夜间，隧道用）照明设备、手套、眼镜等；(7) 记录本、安全教育本、伤损钢轨通知单等。注意：探伤周期，任务安排合理。 探伤处所线路、伤损轨情况或重点。 探伤环境温度的影响。3：现场焊缝探伤一般作业步骤：上道前，安全教育、提出要求，明确作业任务地点分工，设置防护。上道后，打磨除锈涂油，按作业标准、工艺实施；（1探测轨头轨腰轨底，单双方式分别使用即：踏面单探头法、双前后串列、和轨底型式；0踏面扫查；2.5探测轨头轨底，探测长度每侧200毫米；记录，校对）。作业完毕，撤除防护，班后小结。4：关于探伤应用的准备和一般程序 1：探测面（钢轨表面

8、的要求）钢轨表面与探头接触位置，不允许有锈蚀、斑点、氧化层、油污油漆和焊接溅射物等存在。探测面制备，表面光滑，探伤准确，波形再现性好；表面粗糙，磨损探头，探伤不稳定、杂乱波多2：藕合剂 应保证探头与工件耦合良好。透声性好。3：确定探伤方法。探伤方法是保证缺陷检出、结果准确与否的前提条件，因此探伤前应根据探伤仪器的特性和钢轨的形状、缺陷特点、性质及探伤要求拟定探伤方案。4：选择工作频率。1.25mhz探铸件如铝热焊、不大于2.5mhz。接触焊2.5mhz以上或5mhz。工作频率高，则灵敏度高，方向性好，分辨力强，始波宽度小，有利于发现和评定缺陷，但不易穿透晶粒较粗的工件；工作频率低，分辨力低，但

9、穿透力强，有利于克服衰减。5：正确选用探头。即结构形式、晶片尺寸、标称频率6：确定探测范围（标定）。7：探伤灵敏度校准。8：现场实施探伤作业。四：焊接方式及焊缝缺陷 内容：焊缝缺陷产生原因 缺陷种类、危害 缺陷与反射波的关系目的：了解焊接方式和基本过程，为准确地发现缺陷、进行定性、定位、定量打下基础，提高识别和判定伤损的能力。要求：了解有关标准，对各种焊接工艺形成初步认识。加深对焊接过程和产生缺陷的了解，理论与实践相结合，逐步形成自己的判伤经验。重点和难点：找出波形规律，区别伤损性质焊接接头缺陷与加工焊接工艺存在密切关系，不同的加工方法产生不同类型的缺陷；各种缺陷与超声波相互作用，反射规律和特

10、点就不相同。总的来说，焊缝伤损主要有以下几种来源：1：在焊接的过程中，由于工艺参数的调试变化；2：由于焊机性能的稳定性；3：气压焊、铝热焊各道工序规范性和操作的熟练程度；4：钢轨本身化学成分的偏析和焊料等的变化；5：由于车辆的荷载冲击、钢轨应力、线路平纵断面条件等。（一）接触焊的焊接方式与缺陷分析：1：接触焊（通常被称作厂焊、电阻焊、闪光接触焊，在现场为移动式接触焊）。轨端规定在焊机夹具上，利用电流产生电阻热，将轨端加热至表面融化状态，然后断电加压，在压力下相互结晶。2：过程。焊接前，一批钢轨来，先试焊，调节参数（q=0.24rt q：热量：电流 r：电阻 t：时间）。通电焊接时的运动一定速度

11、一定幅度一定频率的移动，碰上拉开，闪光加热放花断电挤压顶锻闪去氧化膜够温时自动顶焊上另一侧有刀，趁热切去焊带。焊一个头约5分钟。3：缺陷与探伤分析；根据工艺，伤损多为片状，与焊缝多一致。（1） 灰斑：焊缝内形成的一层暗灰色、平滑、面积型缺陷。形成的原因是焊接时间短，次级电压高，连续闪光发生中断，顶压力小。灰斑即氧化硅的聚积物，因焊接工艺特点，伤损被挤的很薄；硅，颜色较深，性脆，氧化后更脆无韧性，影响强度，目前不好探。2.5探头反射吸收；有观点认为选56使反射吸收（2） 冷焊缺陷与探伤分析：温度不够与焊接参数有关，易产生在轨底轨头。一般为大面积伤损，也可存在其它部位，因焊接时变化不大。总的比较，

12、接触焊热影响区裂纹比气压焊多。反射波强。（3） 过烧缺陷与探伤分析：焊接过程中，加热温度偏高，引起ns在奥氏体晶界间沉淀，冷却后便形成s与fe的共晶夹杂物。多出现在两轨角和轨头、焊墙结合处的凸出量部位。分氧化与不氧化过烧，呈多孔蜂窝状，反射波较强，根部粗且多峰；动态波形特点是波峰由高向低变化显著，波峰交替。在焊带两侧探时，波形有区别。（铝热焊的过烧易产生在轨头，因最后冷却）。二：气压焊的焊接方式与缺陷分析1：气压焊有融化气压焊和塑性气压焊两种，也被称为小型气压焊。 两轨固定在焊机夹具上，施予压力，专用焊具产生气体火焰，加热至塑性状态。压力作用下，原子之间进行扩散再结晶，金属面形成新的结晶，使两

13、轨焊接起来。2：过程。与接触焊相比，加热方式不同。是利用气体燃烧产生热量。工序分为钢轨固定、加热、顶锻、凸出量铲除、打磨等。产生的伤损多与接触焊相似。焊时也要正火：细化晶粒、增加韧力、消除内应力；晶粒在焊缝处可达8级，向两边越远越粗至热影响区边上。3：气压焊缺陷与探伤分析（1） 光斑:产生原因是焊接时温度偏低，造成接触面的不连续性；火焰不正常，出现回火、放炮等导致端面污染和氧化；焊合面未能焊成一体，属一种未焊透：断口面呈银灰色却平滑；根据其结晶状态又分为氧化光斑、光斑、及半结晶光斑三种。这种缺陷厚度极小，有些属于似粘未粘状态；有的声波反射很弱，也是探伤难点。未焊透也称未融合；缺陷两面已分开，因

14、而声波反射强烈，只要探头位置合适，就能发现。氧化光斑像黑核，与大气相通故反射波很强烈。光斑因物理过程：再结晶、化学反应，两者不充分，频率低时不易探。半结晶光斑为局部结晶，未成整体，较难探。频率大时可穿透，小时可绕射。从焊缝焊接面中心断裂的多为氧化光斑，由于钢轨接触的对接不适等。是面积型缺陷。（2） 过烧：多发生在轨底角轨头，呈体积状；外表呈裂纹或蜂窝状，因冲击影响强度大。（鸡公山指甲盖大导致断裂）（3） 断面氧化：实际为未焊透。焊接初钢轨断面被氧化，表面有蓝色氧化膜。没有任何强度。三：铝热焊焊接方式与缺陷分析1：铝热焊的焊接方式：局管内主要是德国施密特和法国拉伊泰克工艺。也被称为铸焊。焊接材料

15、为铝粉、氧化铁粉、铁钉屑、铁合金等金属按一定比例配成焊剂，高温火柴点火，发生激烈的化学反应和冶金反应，得到高温钢水和熔渣；将高温钢水注入预热模具中，使轨端融化，冷却后焊在一起。2：过程。以法国工艺为例，从焊前准备到结束工作分13个步骤，焊一个头50分钟左右。（具体程序是：焊接现场前的准备；焊接现场准备；轨道的准备；钢轨端头准备；端头对正；砂模的准备检查；焊接的灵魂预热 ；焊药的准备；浇注；拆模及推瘤；热打磨；冷打磨；收尾工作。）3：常见缺陷及伤损其常见缺陷为：缩孔和疏松、气孔、夹渣、夹砂、热裂、未焊合、螺孔裂纹等。现将主要缺陷的定义及原因进行介绍。（一）缩孔和疏松1. 缩孔(1) 缺陷定义及形

16、成：浇铸过程中，在温度最高、最后凝固的部位，由于体积收缩后得不到外来钢水的补缩，而形成集中孔穴称为缩孔。高温钢水在冷却及凝固过程中，有体积收缩（液态收缩）是形成缩孔的主要原因。2.疏松细小而不连贯的缩孔，比较均匀地分布在焊缝的局部范围内称为疏松。疏松其内表面是不光滑的。疏松导致焊缝组织不致密现象。(下图为轨头疏松) 图缩孔一般易发生在焊缝中心处的轨腰（预热温度最高）及轨底中央三角区（最后凝固，易形成集中疏松）等部位。3.原因分折：预热时间过长；局部高温，有过热现象。特别是轨腰及轨脚部分有局部过热现象。预热枪或砂模装偏，位置不居中，形成一侧过热现象。焊头有缩孔及疏松缺陷时，会起到疲劳核心的作用，

17、在列车交变负荷作用下，从疲劳核心处开始逐步扩展，形成较大的疲劳断裂。（二）、气孔气孔是铝热焊铸造组织的中最常见的缺陷之一。气孔是焊缝在凝固过程中产生和放出气体所形成。气孔表面是光滑的，一般呈圆形。(下图为X射线底片钢轨底部气孔图)气孔图气孔按其部位，分为内部的气孔在焊缝整个断面内均可出现，气孔尺寸有时可以很大。皮下气孔紧靠表皮下产生，一般在轨底及轨底两侧斜面上容易产生。(下图为轨底经打磨外露的气孔)图原因分析：焊剂受潮。焊剂中带有水分，在铝热反应时，高温下水分分解在焊缝中产生气体；封箱泥过多、过湿或砂模潮湿。砂型或封箱泥中的气体不能及时的排出，容易在轨底两角产生气孔。预热温度过低，钢水容易凝固

18、使气体不易排出，容易在轨底两角产生气孔；预热到浇注前时间超过30秒，使预热后温度降低，也容易在轨底两角产生气孔；镇静时间不够，或铝热反应不充分，浇入砂型后继续作用形成气孔。（三）、夹渣夹渣是铝热焊铸造组织中常见的缺陷之一。夹渣的形成是由于熔渣进入焊缝而造成。如未能全部熔化的金属块或混入钢中的其他金属：在进行铝热反应中，熔渣未及时上浮冲走而进入型腔，粘附在钢轨表面被凝固，形成夹渣。原因分析：焊缝断面不清洁，有金属渣屑等：上砂模后未覆盖型腔口，使杂质进入砂模：轨缝过大、砂箱不密贴或产生“跑铁”现象，钢水量不够，使熔渣不能完全排出，进入型腔，最容易在轨顶部位产生夹渣；镇静时间不够，反应未完成就浇注，

19、在型腔内继续反应生成熔渣，由于凝固快，熔渣来不及浮出就形成夹渣。（四）、夹砂夹砂的形成是由于型砂进入焊缝而造成。如：砂型及其耐火材料的碎屑：一次性坩埚的夹砂物主要是氧化铝与硫化锰的混合物等进入钢水。原因分析砂型不清洁不好，在磨合后未用毛刷清除掉浮砂有碎屑进入型腔中。砂箱一次没有扣准，在移动中砂型挤坏掉入型腔内：由于过热，使砂型中的砂子变成玻璃状，挤入熔合区。（五）、热裂在焊缝及热影响区均可产生。在焊头凝固过程中，稍低于其凝固点的一定温度范围内，强度较低，由于产生了收缩应力或受到外力超过了该温度范围内钢的强度极限时，就会产生裂纹或断裂。这种在高温区形成的断裂称为热裂。其表面常带有氧化兰色。原因分

20、析：热裂对焊头质量影响大，会造成断轨。焊接过程中焊缝（两端钢轨）有移动，受拉，存在较大的拉应力。过早拆箱，使焊头提前受力。特别在低温时，焊缝由于受到激冷，加快收缩，加大了收缩应力，在高温区形成热裂。提前推瘤，使焊头提前受力，情况同上。同时还会在焊接表面出现热裂纹，进而发展。焊头在冷却过程中、未完全凝固时受到外力的锤击。（六）、未焊合：在焊接后，原来待焊的两个钢轨断面上仍没有溶化的区域，称为未焊合。未焊合缺陷一般多发生在轨头部，也有在轨底的。原因分析：未焊合对焊头质量影响大，会造成断轨。预热温度过低，铝热钢所放出的热量不足以使轨端熔化；预热时间不足或氧气、丙烷压力不足，情况同上；轨端处理不好，在

21、轨端产生了一个脆弱的氧化层，造成熔合不好。砂箱或预热枪装偏、不居中，造成一侧预热不足。轨缝太小。焊缝内的热容量较小，在没有将钢轨端部完全熔化就已冷却，造成未焊合。轨端用氧气切割过，未用锯轨机切割，端面不平整。焊接中砂箱“跑铁”（七）、螺孔裂纹：在螺孔处形成的焊接裂纹，称为螺孔裂纹。螺孔裂纹对焊头质量影响大，会造成断轨。铝热焊接在冷却过程中产生一定的焊接热应力，因此，一般要求在焊缝附近不要有螺栓孔，避免在焊接热应力的作用下在螺孔处形成裂纹，在列车作用下，造成伤损。裂纹发展扩大，最后导致断轨。法国要求螺孔距焊缝应大于100mm。原因分折：螺孔距焊缝距离太近，使螺孔处在焊接热应力的作用下形成裂纹。在

22、列车作用下，裂纹发展扩大，最后导致断轨。如带螺孔焊接时，尽量应通过调整轨缝达到焊接轨缝要求。万不得已非要锯轨时，应从钢轨两端各锯掉1013mm，切忌从钢轨一侧锯轨，使螺孔距轨缝太近，造成隐患。第一螺孔必须在侧砂模即砂箱的外侧，且应在第一螺孔处上封箱泥或钢塞。（八）、粗晶：在焊头的金相组织的方面，部分或全部断面上的晶粒粗大或不均匀，称为粗晶。要求焊缝的晶粒度比钢轨的晶粒度低一级。如PD3钢轨的晶粒度是6级，焊缝晶粒度应不低于5级。1-3级为粗晶粒。粗晶粒会影响焊头的疲劳强度及韧性，增加焊头的脆性。原因分析：粗晶也会造成断轨，主要是脆断。冷却速度过快，是造成粗晶的主要原因：焊头提前受力，加速了粗晶

23、焊头的脆断。4：缺陷与探伤分析：气孔：焊缝中气孔是未溢出的气体，表面较光滑，对超声波反射强烈尖锐，似点状缺陷，一般各方面均可探测到。（柳林例）夹杂、夹砂：对超声波能量有吸收作用，其表面不平整，（金属夹渣反射较强；周家湾例）反射波峰粗杂；因微小的声阻抗变化、界面反射，粗大晶粒反射和其它影响造成林状回波较多，故一般探头频率的选择不大于2.5。裂纹：包括热影响区裂纹、螺孔裂纹，相对于焊缝焊接良好来说，热影响区断裂常见。因裂纹位置、走向、探头位置原因，不易发现，（明港例）必须采用多种探伤方法。对于晶间裂纹也不易探测到，只有当裂纹反射波大于晶粒散射波时才能发现；所以要求探测频率一般在2.5或小一些。未焊

24、透：两轨未完全粘连在一起，反射波十分强烈，易于发现。（柳林例）缺陷种类、特征、形成原因汇总见表一 表11铝热焊缺陷名称特征产生部位形成原因危害夹渣断口处存在不规则体积型夹杂一般呈暗灰色任何部位打塞钉过早使未上浮的熔渣、氧化皮及夹杂物进入焊缝焊接质量良好，铝焊接头的屈服强度为母材的70%左右如果存在缺陷强度下降，尤其低温季节接头受温度拉应力列车动弯应力的联合作用，最易引起折断。气孔气孔不均匀有单个或蜂窝状群体任何部位焊接工艺不当，渗水、漏油。端面不洁或焊剂受潮夹砂焊缝中可见细小的沙粒多数存在于轨脚两侧砂模封口不准，使混入溶液中的砂粒无法溢出缩孔断口处呈暗灰色的空穴浇注部位或端面中心预热不够或浇注

25、口散热过快，导致溶液的凝固收缩疏松多孔性和不致密性，似海绵状，呈银白色轨底三角区溶液凝固时，因体积收缩或气体上浮造成晶间空隙未焊透断口呈未融合状态，平整轨脚两侧居多预热温度不够焊缝间隙不一裂纹焊缝与母材间焊接时冷热分布不均或加热时金属体积改变，组织应力破坏 表12接触焊、气压焊焊缝缺陷方式名称特征产生部位形成原因危害接触焊灰斑暗灰色平滑，有时有放射性条纹的片状夹杂物焊缝的任何部位，其中轨脚边居多焊接时间短，次级电压高，连续闪光发生中断，预压力小等造成大大降低焊缝的疲劳强度和韧性，极易造成断轨裂纹开口性斜裂和焊缝中暗裂多数发生在焊缝腰部和热影响区可焊性差和端面切割不良或存在重皮垂直和斜向折断烧伤

26、轨面和轨底的钳口部位存在烧伤痕迹离焊缝中心130330mm区域钳口部位不洁，通电后电阻加大或加热时间过长脆性折断或烧伤引起横向裂纹气压焊光斑断口表面呈银灰色平滑，手感不涩手焊缝的轨头和轨底部位温度低或顶断力不足，造成接触面的不连续性。火焰不正常出现回火、放炮等导致端面污染和氧化减少钢轨的有效截面积，在其缺陷边缘应力集中，极易折断过烧断口呈暗色，松散的微粒状组织轨脚和轨头与轨腰结合处的凸出部位主要是加热温度过高，在钢轨表面产生松散的微粒组织塑性减弱，脆性增大，存在轨脚两端，很易折断未焊透断口呈暗灰色，平整有毛刺，在毛刺之间有平滑的微小白斑焊缝的任何部位端面不洁，间隙过大，顶锻量过小，或加热火焰不

27、正，摆动量不均匀与光斑危害相似活跃气氛13张扑克 五：仪器探头试块的选用焊缝探伤属于检验性的对钢轨特定部位（焊缝）进行的全断面探伤。质量要求高。质量标准规定了不允许存在的缺陷类型或性质。比如裂纹；不允许存在的部位，（轨底）；缺陷的尺寸界限（试块的当量孔径）；相邻两缺陷的间距数量界限（比如焊缝表面气孔的面积、长度）；缺陷总数（比如灰斑）。因固有的钢轨几何尺寸形状、因不同的加工工艺形成的各种不同缺陷、因易产生的部位和危害、以及一些缺陷与超声波相互作用后的复杂性，焊缝探伤必须首先考虑最充分和尽可能多的选择利用探测面和尽可能多的采取各种探伤方法，从多种角度去发现伤损，从而提高探伤结果的可靠性。焊缝探伤

28、选择的探测面有：轨头踏面、轨头侧面、轨底板斜面和轨底板侧面。以保证要求探伤的部位均能受到超声波的扫查，并且又可在此面上探测时发现要求检出的缺陷。1：仪器的选择因焊缝探伤以发现和定性为主，因而原则上对灵敏度要求特别高。总体要求仪器性能稳定，选择垂直线性、水平线性好、分辨力强、动态范围大、盲区小、衰减器精度高的仪器。（比如动态范围26db、阻塞范围10等均高于普轨探伤仪。）作为焊缝探伤的专用仪器或通用仪器，应以看其主要技术性能指标作为比较的重要依据。2：探头的选择超声波的发射和接收实际是经过探头来实现的。探头选择包括以下内容：探头型式、晶片尺寸、频率、斜探头的值和前沿距离等。形式：常用探头形式有直

29、探头、斜探头、表面波探头等，应根据钢轨工艺、受力状态、产生缺陷的部位和方向、几何形状、探测面情况进行选择，但总的原则是，尽可能使声束轴线与缺陷反射面相垂直。并依据探测面选择出合适的探头。尺寸：主要考虑覆盖率、探测部位的良好接触、晶片尺寸增加或减少后的半扩散角和近场长度等影响，注意各方面兼顾。频率：频率的选择在很大程度上决定了探测能力，一般习惯于选用高频。因为频率高，波长短，声束窄，扩散角小，指向性和分辨率好，即能发现较小的缺陷，又能准确定位定量。但不足是，穿透性能差，粗筋材料的晶界反射会干扰对缺陷的检测。遇有探测面粗糙不易透入，遇有不与声束垂直的片状缺陷时，反射回波难以接收。因而频率的选择以两

30、条标准为依据：（1）能发现最大距离内的最小缺陷，且尚有一定的灵敏度余量。（2）有足够的信噪比，不产生妨碍识别缺陷的杂波。前沿距离：要短，以使轨底一次波探测到焊缝对面；双探头要一致含后沿。 值：斜探头折射角的正切值；即：=tg.在横波探伤中，值对探伤灵敏度、声速轴线的方向、一次波声程有较大的影响，值大，大，一次波的声程大。值的选择按照尽可能使声束与缺陷垂直的原则，除考虑上述因素外，还应按探测对象的厚度选择探头。下表可作参考： 斜探头与工件厚度对照表工件厚度入射角度折射角度K值82553497264302.0254652456865251.54612049376345201.0根据折射定律和存在的

31、三角关系，得出几种常用斜探头角度换算表 常用斜探头角度关系换算表374556.363.46568.27075.730.636.744.749.15051.752.655值0.81.01.52.02.12.52.73.9表中所列为钢中横波折射角，为有机玻璃纵波入射角。由于钢和有机玻璃材质不同，温度及探头制作工艺不同，使用中探头磨耗，实测值和标称值、理论计算值会有差异，一般均已实测探头k值为准计算出相应的入射角和折射角。数字仪器cts1002可自动显示实测值。六：焊缝探伤核心内容 1：探伤方法 2：标定测距 3：确定灵敏度核心内容的确立，表明了现场探伤的准备顺序，一整套探伤实用技术的运用，确保了四

32、个总的要求的具体化。不同的探伤方法，形式，其探测对象、重点、位置、和灵敏度也不同，测距也不完全相同。为更多的检出钢轨中存在的各种不同缺陷，和因高铁的特殊性，要求现场采用不同的探伤方法，来确保探伤质量。互动 具体有哪些方法？按探头分类-组合方式分类-波形分类-穿透式反射法分类单探头法 k型式 纵波法 反射式 V型式 前后串列式 横波法 穿透式双探头法现在以单、双探头法的使用，将探伤方式归总如下：1：探伤方法（扫查方式）现场我们将要使用的单探头法：0度直探头-钢轨踏面上，探测轨头至轨腰轨底，水平、纵向、斜裂等伤损，利用纵波穿透式和横波反射式进行探伤。探头移动距离是焊缝两侧共400mm(不少于352

33、mm)单k1探头-钢轨踏面上，探测轨头轨腰轨底，与探头声束垂直的缺陷，利用横波反射式探伤，在焊缝与探头的最大水平距离移动为176mm.（焊缝另一侧相同）单k2.5探头-1：从钢轨踏面、侧面探轨头，利用横波反射式探伤。探头移动距离，保证不小于一次波最大标定深度的探测。2：探头在轨底板斜面上，对焊缝两侧进行探伤，移动扫查距离应保证探测不小于二次波深度缺陷的检出。现场我们就要使用的双探头法：双k1探头-1：在钢轨踏面上，距焊缝176毫米处两探头，双开移动176毫米共352毫米进行扫查（另一侧重复扫查），成轨头前后串列式横波探伤。2：两探头对穿，相距焊缝中心各176毫米，进行横波穿透式v型探伤，同步同

34、向移动（轨底斜型穿透法类似）3：轨底侧面12毫米探测面，进行k型扫查，探头移动距离不少于152毫米（轨头探伤类似轨底）。2：仪器探测范围的标定思考-什么是探测范围的标定？标定仪器的目的有两个：1、使探测范围达到或超过工件本身的深度等的距离；使超声波束能够射及到所应覆盖到的探测部位；2、确定波形在仪器时间基线上的比例关系。便于确定缺陷在钢轨中的深度、位置、斜探头距离缺陷的水平距离等。标定探测范围的方法很多，下面仅介绍最基础和简单的利用一个试块，来标定我们现场使用的探测范围。思考一下-仪器基线显示的8.8（单k1）反射波和轨底对穿（双探头）3.8刻度是怎样来的？第一段-要求k1探头按深度200毫米

35、标定仪器（三角函数关系）如图一 Sin=/s Cos=h/s K=tg=/h第一步，先计算则k1=45 200/cos45=283（s） 283/10/格=28.3毫米第二步，看仪器、探头、试块如图二 0 1.76 3.52 10 Csk-1a试块 仪器基线显示刻度：50/28.3=1.76 100/28.3=3.53调整仪器，使r50,r100曲面回波显示在仪器相应刻度，即标定完成。第三步，现场探伤检验，波形显示在刻度位置几上？轨高（深）17620/格=8.8 单k1探头用声程检验 176cos45=248.9 24928.3=8.8双k1显示在刻度几上？如图三 8.8格上（双探头对穿） 第

36、二段 轨底的标定情况（由于轨底依然按深度200标定，故前两步同第一段）第三步，现场探伤校准检验，显示在刻度几上？152cos45=215 2152=107.5 107.528.3=3.8格(152为轨底宽或深） 祥见下图(图四) 声程的显示对穿 基线刻度 0 3.8 10轨底双k1对穿 仪器显示刻度1522=76（探头一发一收） 7620/格=3.8格第三段 要求k2.5按水平距离满刻度代表150标定仪器探测范围互动 k2.5探头 利用csk-1a试块r50、r100曲面标定，你记忆中的反射波刻度是多少？ 分别为刻度3格、6格显示为什么要出在刻度3、6，怎样来的？ 按声程、水平、深度三种标定介

37、绍如下：第一步，计算 根据三角关系 150sin68=162（）声程 16210=16 r 5016=3.1 r10016=6.2格 祥见图五 k25=68.2 0 3.1 6.2 10刻度l/100=sin68.2=92.8(l)l/50=sin68.2=46.4（水平）由于水平距离按150标定 9315=6.2 4615=3.1格按深度60标定也是一样：首先计算出100声程出的深度，则：深度=10068.2cos=37.14 5068.2cos=18.6显示刻度为：37.146=6.2 18.66=3.1格第二步 ， 标定如图六 csk-1a试块 仪器显示刻度 同上。（图略）调整仪器扫描微

38、调、水平位移旋钮，使r50、r100回波对正基线刻度3、6格上，标定完成。根据公式可知，每格代表探测深度为6毫米K=tg=l/h 1502.5=60 6010=6同时，也知道了斜边的声程距离 略拓展 作业 1：已知声程=130 k值=2.5 怎样标定？ R50、r100显示刻度位置（38-7.6格上）2，已知深度=100毫米k=2.5，求水平、声程距离（例如1c仪器）3，双k1k型串列式，若声程=130毫米满刻度，探轨底，对穿波显示在刻度几上？（1522=76 76cos45=106 10613/格=8.2格）4，条件1，仅有一个csk-1a试块；条件2，仅2.5探头。要求标定满刻度代表深度5

39、0毫米，如何标定，要求用两种方法。（1， 50cos68.2=135声程 5013.5=3.7 10013.5=7.4格（2， 一次波探试块25厚度，二次波反射探上棱角显示刻度分别为5、10格上。 图略）第四段 要求0直探头按深度200标定探测范围最大探测深度轨高176毫米，按200标定符合标定仪器要求。两个好处 1比1反到不好口算，每格代表20计算方便。 k1和0直探头转换，不必再调探测范围。下面仅介绍两个简单方法第一个方法：将直探头置于csk-1a试块上探测100毫米底面，调节扫描微调和水平位移旋钮，使第一次底面反射回波显示于仪器基线刻度5上；第二次显示对正刻度10上。现场可校准 1762

40、0/格=8.8格第二个方法：因回波探头代表纵波50毫米，则使仪器显示4次回波，分别在刻度2.5、5、7.5、10格上。对正刻度，标定完毕。 标准回波探头的应用及现场特殊情况处理办法现场探伤不可能总是带着试块，不清楚探测范围，或校验探测范围的准确，常常使用回波探头。特点 回波探头的波形为纵波。（50毫米）通过纵波与横波在钢中的声速，可以求出存在的差值。纵波l=5900m/s 横波s=3200m/s 59003200=1.82例1 回波探头5次回波，显示于仪器刻度，表示纵波550=250mm声程那么横波声程约为 2501.82=137mm（声程）例2 已知现场调定的探测范围 仪器水平150、深度6

41、0在现场回波探头起到何作用？在标定时，我们已做了比较，现场可以运用取下标定时的探头，换上回波探头，仪器上出现6次回波 第一次回波在仪器时间基线刻度1.2处，第六次在9.4处 即代表l=50 h=60例3 现场意外，或标定后乱了，k1探头按深度200毫米校准,同样可利用回波探头调正。 第一次回波0.6、第10次回波在9.4对正即可。特殊情况 由于准备不足，丢失意外等，没有试块，仪器测距变乱，甚至回波探头不在手边，又必须检查，怎样标定？例1， k1探头，352毫米轨面对穿，最高波达80%，提高20db检查，单、双k1均在仪器基线刻度8.8格处-标定完成。例2， 轨底152毫米对穿，最高波达80%，

42、增益20db，对穿出波刻度调定在基线3.8出最高回波-标定完成。数字仪器现场检验标定测距办法，祥见技师交技术科资料（略）3.探伤扫查灵敏度的确定仪器测距的标定，至少达到了两个目的，足够使超声波射及工件，和能够按比例显示回波。但，并不能替代探伤时，用多少灵敏度进行扫查和判伤。灵敏度的确定，是发现伤损、判定伤损的基准和依据。是在确定的探测范围内，最大声程处发现规定大小缺陷的能力。在校准灵敏度时，要根据标准规定的探头、试块甚至包含耦合剂等，使缺陷当量再现性或一致性好。要结合仪器面板，使有关的显示和回波、或非数字仪器有关旋钮在其相应位置。现场实际探伤中，注意适时校对。（k1以免断线和未开机，单、双探伤

43、方式选择错误等，有伤也无回波显示）焊缝探伤、高铁探伤要求，每个探伤工作日前，都要对探伤灵敏度进行校验，填好记录表，随同焊头探伤记录表一同上报。（包含无伤损焊头）要求仪器使用超过三个小时，必须更换所使用的电池。更换电池后，必须进行探伤灵敏度的校验；已确保仪器的稳定性。本节要点： （扫查灵敏度在下表探伤灵敏度基础上增益6db） (1)：仪器综合性能（探伤灵敏度）校验记录表项目 试块 孔号 探头型号 灵敏度（db值） 1 Whs-2 4# 横孔h=40 (略) 单k2.5 ( )轨 头 whs-1 2# 平孔 h=30 双k1 ( ) 2 whs-2 8# 横孔 h=160 单k1 ( )轨 腰 whs-1 4# 平孔 h=140 双 k1 （ ）