议闪光焊中焊缝的伤损及探测方法

赵红

摘要：本文通过某工程案例阐述钢轨焊接接头伤损的特点及危害。并讲述了焊缝伤损的探测方法。

关键词：钢轨;焊缝;伤损;探测

钢轨焊缝是无缝线路主要的联合接头之一，其质量的好坏直接关系到行车安全。某条交通钢轨无缝线路约50km，全线上在役焊缝3980多头。试运行以来，共发现焊接接头伤损17处，给行车安全带来极大的隐患。因此，有必要对伤损情况及焊缝探测工艺进行探讨，以提高探伤质量。

一、焊缝伤损的原因、种类及危害

因焊接设备、焊接材料、气温条件和操作工艺等因素都会影响焊接质量，在焊缝内产生缺陷。缺隐的种类、特征、形成原因和危害。

1.灰班

1.1特征，暗灰色平滑有时有放射性条纹的片状夹杂物。

1.2产生部位，任何部位，其中轨脚居多。

1.1.3形成原因，焊接时间短，次级电压高，连续闪光发生中断，顶压力小等造成。

1.4危害，大大降低焊缝的疲劳强度和韧性极易造成断轨。

2.裂纹

2.1特征，开口性斜裂和焊缝中暗裂。

2.2产生部位，多数发生在焊缝腰部和热影響区。

2.3形成原因，可焊性差和端面切割不良或存在重皮。

2.4危害，垂直和斜向折断。

3.烧伤

3.1特征，轨面和轨底的钳口部位存在烧伤痕。

3.2产生部位，离焊缝中心130至330mm区域。

3.3形成原因，钳口部位不洁，通电后电阻加大或加热时间过长。

3.4危害，脆性折断或烧伤引起横向裂纹。

二、全断面探伤的办法

1.探伤人员

实施焊缝探伤作业的人员，必须持有铁道部门无损检测Ⅱ级及以上资格证书，并了解钢轨焊接工艺，熟悉钢轨焊缝情况，掌握焊缝探伤的基本知识和基本技术。

2探伤设备

2.1基本要求

（1）采用单探头和双探头两种方法对焊缝进行扫查。

（2）焊缝扫查应遍及焊缝全宽度

（3）新焊焊缝的探伤在推瘤和打磨以后进行，焊缝处温度应冷却至40℃以下，探测面不应有焊渣、焊瘤或严重锈蚀等。轨头踏面、轨头两侧，应打磨至钢轨原始面。轨底角和三角区连接圆弧处的焊渣必须清除。确保探头的有效耦合。

（4）在役焊缝探伤前应清除探测面上的油污和严重锈蚀等，焊缝两侧轨底坡面应打磨除锈，除锈长度大于300mm;轨腰和轨底连接圆弧处的焊渣必须清除干净，保证探头耦合良好。扫查范围应以焊缝中心两侧各延伸250mm（铝热焊从焊筋边缘开始计算）。

2.2耦合剂：油脂

2.3仪器状态、时基线及探伤灵敏度的校正

2.3.1仪器面板上各旋钮开关的工作状态

《发射强度》置于强，《增益》置于最中，《抑制》置于“动态范围-6dB”对伤损定量时置于“关”。

2.3.2时基线

（1）先测定斜探头的入射点，折射角（K值）。

（2）探测轨头、轨脚时，把开关拨至轨头、轨脚挡，此时仪器按水平标距，每小格代表4mm，探测范围为200mm。

（3）探测轨腰时，把开关拨至轨腰挡，此时仪器按水平标距，每小格代表4mm，探测范围为200mm。

（4）直探头采用“常态”的声程标距，声程调整为200mm。

2.3.3探伤灵敏度

探伤灵敏度在GHT-1钢轨试块上测定。

（1）单斜探头

以发现轨头10#孔位的Ф3平底孔，波高80%为基准。

（2）双斜探头

以发现轨底三角区5#孔位的Ф3平底孔，波高80%为基准。

（3）带定位扫查架的双斜探头

作k型探伤时以发现轨腰3#孔位的Ф3平底孔，波高80%为基准。

（4）直探头

将直探头置于被检焊缝两侧钢轨母材踏面上，测得钢轨一次轨底回波波高80%，再释放22dB为基准。（在焊缝两侧衰减差别较大时，取衰减大者的底波）此时分别记下各衰减器读数，作为探伤灵敏度。

2.3.4焊缝探伤仪现场灵敏度调试方法

（1）0°探头现场灵敏度调试方法

反射式探伤：仪器调节到通用挡，选择50MM声程，将0°探头置于钢轨母材轨面中心，将始发脉冲前沿调至0刻度，一次底面回波前沿调至8.8或4.4格。（声程比例：1：2或1：4），将一次底面回波波高调至80%。增益22的dB后作为0°探伤灵敏度。（探测的范围为轨腰投影范围内的水平型和体积状缺陷）穿射式探伤：（检测软化区）仪器调节到通用挡，选择50MM声程，将0°探头置于钢轨母材轨面中心，将始发脉冲前沿调至0刻度，一次底面回波前沿调至8.8或4.4格。（声程比例：1：2或4.4），将一次底面回波波高调至80%。增益16dB后检测软化区的透声率，一次底面回波下降至80%及以下时，说明软化区的晶粒粗大透声不良。（探测的范围为轨腰投影范围内的粗晶）

（2）单K2.5探头现场灵敏度调试方法

仪器调节到轨头/轨底挡，（仪器按水平比例1：2）将探头横向置于轨头轨面，探测轨头下颚一次棱角，棱角回波波高调至80%。增益18-22dB后作为K2.5探测轨头的探伤灵敏度。（探测的范围为轨头范围内缺陷）

（3）单K1探头现场灵敏度调试方法

仪器调节到轨腰挡，（仪器按水平比例1：2）将探头横向置于轨头轨面，探测轨头下颚一次棱角（图1），棱角回波波高调至80%。增益28-34dB后作为K1探测轨腰投影面的探伤灵敏度。（探测的范围为轨腰范围内缺陷）

2.4探测范围、方法和要求

2.4.1探测范围

将焊缝的全断面分为轨头、轨腰、轨底三个部位，其中轨底部位包括轨脚和轨底三角区，并将轨脚分为四档（图4）（50Kg/m为三挡）。

2.4.2探测方法

（1）轨头、轨脚

轨头应使用K1双斜探头作K型串列式探伤，防止大平面缺陷漏检。轨头、轨脚用K2.5单斜探头采用锯齿形扫查方式，根据缺陷存在的部位、钢轨受力状态和始波占宽影响必须运用偏14°角的二次波探测轨头两侧上方缺陷;用偏角扫查方式加强对轨脚边沿和变坡点下方缺陷的探测。为防轨头近表面缺陷漏检，在焊后质量检验中，应增加轨头两侧向轨头上方的扫查。轨底三角区采用K1-K2双探头探测（见图7）为保证对轨底三角区全面扫查，应将探头置于轨底面的第四挡，顶住焊筋呈30°转动，并逐步后移收小角度至探头离焊缝中心60mm左右，再将探头与轨腰平行继续后移，后移的距离应大于200mm。

（3）轨腰部分

用K1斜探頭在钢轨顶面对轨腰投影范围内探伤时，探头后移距离不小于250mm。用直探头在焊缝钢轨顶面处作纵向、横向移动扫查。用带定位扫查装置的K0.8-K1双探头在钢轨顶面进行V形串列式扫查和K形扫查。

上述各部位的探测一般应按先轨脚、三角区、后轨头、轨腰的顺序进行，以防漏查。

2.4.3探测要求

（1）探伤前必须进行探伤灵敏度测定，对仪器面板上各旋钮开关的工作状态和探头线、接插件作认真检查。

（2）在判伤灵敏度基础上提高2-6dB作为扫查灵敏度，对焊缝进行全断面扫查。

（3）如果探测面过于粗糙，灵敏度提高2-6dB不足以补偿耦合损失或无法确定补偿值时，则需要进行打磨处理，无法打磨或钢轨材质不同时，则应对耦合损失进行实际测试（可利用穿透波、直达波、底波和菱角波等进行测试），并根据测试值进行补偿。

（4）探测时应按作业程序和方法要求，根据波形显示，测量水平距离，结合焊缝状态进行分析判伤。

（5）单探头在灵敏度标定时不允许仪器上联接两个探头，在现场单探头探伤时，严禁仪器挂双探头。

参考文献：

[1]尹光明，无缝线路长轨焊缝探伤[j].铁道工务，2002，（2）：35-37.

[2]陈春生，刘伯川，钢轨探伤工[M].北京.中国铁道出版社，1996.

[3]“船舶超声波探伤”修订组，船舶超声波探伤[M].中国船舶工业总公司船舶工业研究所，1991.