高铁钢轨焊缝超声波探伤检测手段

探伤原理与常用探伤方法

探伤是对材料工件组件进行非破坏性检测分析,探伤方法可分为6大类70多种。常用的有超声、射线、渗透、磁粉与涡流等5种探伤方法。超声波检测利用超声波在材料中传播时,遇到界面反射的声讯号,检测被测物内缺陷情况。

钢轨焊缝探伤检测

钢轨焊缝质量直接关系着铁路运输安全,焊接工艺操作失误等原因引起的焊缝缺陷,需利用无损检测方法及时检测,超声波检测是一种有效的检测方式。近年来,超声相控阵检测技术在工业领域取得到良好应用,应用于钢轨焊缝检测可提高检测效率,超声相控阵束聚焦能量强,可避免常规超声检测中出现的漏检情况。利用钢轨超声波探伤仪进行钢轨铝热焊焊缝探伤时,遇到钢轨内缺陷会发生相互作用,产生衍射波,从而检测出其中缺陷。通常采用纵斜波探头进行探伤检测,衍射信号更易被探头接收。

高速铁路钢轨铝热焊探伤

高速铁路钢轨焊接主要有闪光焊、气压焊、铝热焊和电弧焊4种方法:闪光焊主要用于厂焊和基地焊;移动闪光焊和移动气压焊用于单元轨节现场焊;铝热焊和电弧焊用于现场锁定焊、大修换轨和道岔焊接。闪光焊焊接接头质量和生产效率最佳,相对于闪光焊,气压焊在单元轨节焊接中成本优势明显。铝热焊和电弧焊属于钢轨原位焊接,铝热焊操作简单灵活,应用范围广,但焊接接头综合性能较差。由于铝热焊在高速铁路钢轨焊接中应用广泛且焊接接头综合性能较弱,因此需要加强对铝热焊焊缝的检测。对钢轨焊缝进行探伤时,除了会遇到疲劳缺陷,还会遇到如夹杂、气孔、光斑等其他缺陷。光斑等缺陷因反射较弱,不易探测,钢轨疲劳段因轨底严重锈蚀等原因造成陈旧性伤损。在气压焊与铝热焊缝边缘,因应力集中易产生轨底横向裂纹。铝热焊缝边缘在轨头下与溢流飞边交界处也易产生缺陷,该类型缺陷可直接造成钢轨折断,发展速度快,是最危险的缺陷。平面状缺陷一般平行于焊缝或垂直于探测面。平面状缺陷一般要用双探头进行探测,因用横波探头探伤时,反射声波无法直接返回探头。常用探伤方法有单探头法,K形扫查法与串联式扫查法。钢轨焊缝探伤时,一般将焊缝划分为4个区(图1)。1区一般采用45°串联式做穿透式扫查,便于对损伤进行定位定量。铝热焊轨底存在多余焊筋,对探测轨底三角区不利,应仔细观察焊筋轮廓底波,焊筋轮廓波显示在正常波底后,如无显示,排出外界因素无显示,判为有伤。2区一般用K形扫查。3区一般采用单探头扫查。4区可从轨头两侧用K型方式进行扫查。在轨头检测时,除因焊筋轮廓不规则外,大多为轮廓与木材料间存在损伤。我国钢轨铝热焊焊接技术研究始于20世纪60年代,该焊接工艺具有仪器易操作,焊接速度快等优点,成为我国无缝线路主要的焊接形式之一。铝热焊焊接比其他焊接方法更易形成大型的焊接不连续性。焊筋结构反射回波会对超声检测造成严重干扰,因此对焊筋结构反射回波的识别非常重要。