呼和浩特铁路局集团公司包头工务段探伤车间 内蒙古呼和浩特 014040
摘要：我段管内京包客专、包西、京包、包兰正线全部为无缝线路，尤其是京包客专线、包西线均采用跨区间无缝线路，道岔部位连接形式全部为焊接。现京包客专线已提速至200km/h，包西线2015年将提速至140km/h。列车速度的提升对焊缝质量要求更高，尤其是道岔区焊缝受道岔结构影响受列车冲击更大。这就对焊缝探伤质量提出了更高的要求，从全局断轨情况来看，焊缝部位折断占断轨总数的50%以上，伤损全部位于轨腰或轨底，而焊缝轨腰和轨底的探伤是焊缝探伤的难点与重点。从焊缝伤损发展规律着手，对伤损发生部位、大小和回波情况进行归纳总结，针对各部位探伤分别制定灵敏度校正方法、判伤标准及探伤卡控要点，并在实践探伤中不断改进探伤工艺，确保判伤的准确性。
关键词：轨腰伤损；探伤方法；检查；解决技术
1.成因分析，确定研究方向
1.1轨腰伤损成因分析
1.1.1接触焊、气压焊
焊缝两侧钢轨的断面尺寸不完全相同，存在偏差，因此在推凸刀和钢轨断面之间必然存在间隙。当推凸刀将顶锻挤出的高温金属推凸到焊缝另一侧钢轨表面时，会形成舌状包边，紧紧粘在钢轨表面，出现应力集中，会造成在线路上焊头疲劳断裂。推凸缺陷与推刀是否锋利、钢轨的外形尺寸偏差和错边大小以及推凸时间和推凸时钢轨温度有关。
1.1.2铝热焊
铝热焊缝在焊接时，砂磨与轨头下颚圆弧未充分贴合，存在间隙，钢水浇注时，在此形成溢流飞边，产生疲劳源。在机车车辆荷载作用下疲劳裂纹由表面向内部逐渐扩展形成伤损。
1.2轨底伤损成因分析
1.2.1.接触焊、气压焊
伤损形成主要是由于在焊接后推凸时间过早或过晚，在加上推刀是否锋利，轨底外形复杂等因素造成轨底部位外形尺寸偏差，在变形部位形成应力集中，在列车重复荷载作用下，在变截点处形成伤损，直至折断。
1.2.2.铝热焊
铝热焊缝轨底伤损多为气孔，而气孔产生的原因一是由于焊接时气温过低，预热温度不足，钢水迅速凝结使气体不能及时排出。二是焊剂受潮，焊药湿气大，焊接反应过程中形成气孔。由于轨底角两侧边缘厚度较薄，冷凝速度过快，又距离轨面距离最远，所以该类伤损多位于焊缝中心轨底角位置，气孔直径较小，呈不规则的扁圆形竖孔状，一般宽度在1.5mm～4.0mm之间，厚度在2mm左右，高度偏大在2.0mm～6.0mm之间，并呈垂直状分布。
2.灵敏度调整
2.1钢轨探伤仪灵敏度调整
2.1.1对比试块调整
将仪器推行至接头处，调节衰减器，37°探头探测到螺孔回波达到80%波高的基础上再增益12-14dB，作为37°探头的探伤灵敏度。70°探头探测到接头断面一次波达到80%波高的基础上再增益12-14dB，作为70°探头的探伤灵敏度。0°探头探测轨底回波达到80%的基础上再增益6-8dB，作为0°探头探伤灵敏度。
2.1.2极限灵敏度调整
耦合水量供给充分，探头位置正确，前后不停推动仪器，逐个探头进行调整，使每个探头出现钢轨晶粒反射杂波后逐步将杂波抑制到临界状态（波幅不超过10%）后，达到探伤作业要求。
2.2焊缝探伤仪灵敏度调整
利用GHT型钢轨焊缝探伤试块进行调整。
2.2.1轨腰部位
K型扫查:将GHT试块上距踏面90 mm的3号平底孔反射波高调整到满幅度的80%，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿(一般为2dB-6dB)，作为轨腰部位的探伤灵敏度。
2.2.2轨底部位
将GHT-试块上5号平底孔反射波高调整到满幅度的80%，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿(一般为2dB-6 dB)，作为轨底探伤灵敏度。若检查、校对铝热焊缝轨底横向裂纹时，由于铝热焊缝材质衰减大，需在此灵敏度再增益8-12dB，作为铝热焊缝轨底探伤灵敏度。
3.确定探伤方法
3.1钢轨探伤仪对焊缝的检查方法
3.1.1轨腰部位伤损
对轨腰部位斜裂纹主要依靠钢轨探伤仪直打70°和37°探头进行检测。
3.1.2直打70°探头
接触焊、气压焊推凸不密贴造成轨颚处较钢轨断面增大，铝热焊在轨颚处有补铁，受以上因素的影响，钢轨探伤仪对焊缝探伤时在轨颚处经常会有焊筋回波。而轨颚处的伤损回波与焊筋回波几乎相同，造成判伤困难。现我段使用的钢轨探伤仪为邢台先锋生产的GCT-8C型数字式钢轨探伤仪，结合仪器水平线性指标及多年探伤经验的积累，对焊筋处双波及回波刻度在3.0以前的回波作为复核的重点。
3.1.3斜角37°探头
对焊缝检查过程中37°出现的有位移回波应进行认真判别，通过水平和深度确认产生回波部位，在深度40mm以内（60kg/m钢轨）的回波均可判伤。在其他部位观察该处是否有焊筋且是否不规则，有无熔炼号等原因产生的假象回波，如怀疑是焊筋回波，可采用多种方法进行校对，正确判伤。同时对点状回波不得轻易放过，需进行复核。
3.1.4复核方法
对以上出现的可疑回波，将仪器调整至单通道探伤模式，读取回波至探头入射点的水平距离和垂直高度，根据水平距离和垂直高度测量出伤损回波位置并进行标记。使用GCT-8C型仪器70°复核探头，将探头接至复核通道，在轨腰侧面手持探头对伤损位置进行锯齿形扫查。
3.2轨底部位伤损
钢轨探伤仪配置的所有探头均由轨面放置轨头对钢轨进行检查，受轨腰宽度的影响，所有探头只能对轨腰等宽范围内的轨底进行检测，对轨腰两侧无法检查。所以，钢轨探伤仪只能发现轨腰等宽范围以内的轨底伤损。
3.2.1直打70°探头
按铁路总公司规定标准全路使用的钢轨探伤仪各通道声程最大均为250mm，直打70°探头对轨底探测时，由于声程远，超声波能量衰减大，即使有反射回波被探头接收，受声程规定的影响，回波也无法显示在仪器上，直打70°探头无法对轨底伤损进行检查。
3.2.2斜角37°探头
受轨底焊筋影响，37°探头在焊缝轨底处经常出现焊筋回波。通过对多年探伤经验的积累对前后37°探头均有回波或单个37°探头回波位移超过1格的，需进行复核。
3.2.3复核方法
在GCT-8C型钢轨探伤仪器校对通道接双K1槽型探头，采用K型扫查方式对轨底部位进行检查和校对。
对于轨底中心的伤损使用K1探头，伤损的垂直距离和水平距离是相等的，是轨底宽度的一半，这也便于现场的实际操作和判断。经过试验，使用双K1探头校对时，无回波时无伤，有回波时就是伤，而且回波固定不受焊筋回波的影响。
4.焊缝探伤仪对焊缝的检查方法
4.1轨腰部位伤损
4.1.1使用扫查架配K0.8探头对轨腰进行全断面扫查。对轨腰各部位出现的伤损由于其声程固定，所以伤损回波在仪器上出现在固定位置，根据回波即可判伤。由于扫查架只能对垂直于轨面的伤损进行探伤检查，而非垂直于轨面的伤损存在漏检的可能性，为补强对该类伤损的检测，还需采取以下方法进行探测：
4.1.2使用0°探头从焊缝轨面处对轨腰进行扫查，检查范围为焊缝两侧各200mm。检查过程中对出现的反射回波进行判伤。如失波应先对轨底锈蚀情况进行检查清理，同时提高4dB左右灵敏度再进行检查，如底波出现，判断为无伤；如失波，对于不同焊缝：如接触焊、气压焊，则可能有倾斜裂纹或纵向裂纹；对于铝热焊缝，则可能是疏松、未焊透或晶粒粗大等，则需记录探头位置，使用K2.5探头对声程范围内轨头至轨腰进行复核。
4.1.3使用双45°探头使用穿透法从焊缝轨面处对轨腰进行扫查，如失波，将声束发射方向与上一步使用0°探头检测失波地点声束发射方向绘制交集，确定伤损位置，使用K2.5探头在伤损位置手持探头360°对伤损进行锯齿形扫查复核。
4.2轨底部位伤损
4.2.1使用K2.5探头对轨底两侧各200mm范围使用锯齿形扫查方式进行检查，将轨底脚探测区域划分为六个探测区，分别按不同的偏角和位置进行纵向移动探头扫查，并要根据实际使用不同大小晶片的探头，扫查密度、扫查幅度要保证声束覆盖的范围有一定的重合区，不要造成盲区，以防止小缺陷漏检。判伤一般是根据水平位置和深度，在排除焊筋回波、油污堆积回波和其他的坑洼、轮廓凹凸的不规则外，按标准判伤。
5.解决的技术难点
5.1焊缝处轨颚及轨底部位由于受焊筋回波的影响，造成伤损判断困难。为此，应根据回波水平距离准确量取探头至伤损位置，结合焊筋外观进行判伤。对出现在焊筋位置的回波，先将回波能量调整至80%左右，然后使用手沾油拍打焊筋。由于在拍打焊筋过程中部分声能透射，如果是焊筋回波，则回波跳动，否则应判为伤损。
5.2焊缝探伤仪现使用K0.8探头扫查架对焊缝轨腰进行检查，对非垂直于轨面的伤损可能造成漏检。使用0°及双45°探头利用穿透探伤对轨腰部位进行重点检查。
参考文献：
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