1、0探头的探伤方法 主讲人：江显斌,教学内容：0探头的探伤方法,教学目标：通过培训0探头的探伤方法，使探伤工人员具备探伤工基本理论和实作技能的要求，在今后的工作中理论联系实际，做好探伤日常检查工作。,0度探头正常显示,0探头的探伤方法,O探头放置钢轨顶面中心，发射声束从轨面至轨底，能探测的区域为轨腰投影范围内。它具有穿透和反射两种探伤功能：穿透式探伤时，由一个晶片发射的纵波从轨头经轨腰到轨底，被轨底面反射后，由另一个晶片接收，为使轨底波不报警，仪器均用反报警小方门罩住轨底波（如下图）,0度探头正常显示,如果钢轨内有纵向裂纹和斜裂纹，超声波在传播过程中改变方向，使探头接收不到轨底反射波而产生失底波
2、报警现象；反射式探伤时，当遇有水平裂纹，超声波在裂纹面上反射并被探头接收，荧光屏上显示回波并产生报警。根据水平裂纹距轨面的深度，在基线上显示水平裂纹回波。所以，O探头能探测轨头至轨底间的水平、纵向和斜裂纹能力。,0探头穿透探伤从理论上说，对轨腰投影范围内任何取向和性质的缺陷，只要对超声波传播有阻碍都能被检出，但实际探伤中由于外界原因和探伤方法的影响，对纵向投影长度较小的缺陷检出有一定难度。,一：正常钢轨内回波,钢轨轨腰投影范围内无裂纹时，探头发射的超声波在轨底上产生反射，回波显示在荧光屏刻度（声程1:2.5）50kg/m轨6.0左右、60kg/m轨7.0左右。当探头移向螺孔，则出现螺孔波和轨底
3、波交替显示，显示过程为：a轨底波b轨底波和螺孔波c螺孔波d螺孔波和轨底波e轨底波（如下图）,探头移过螺孔时显示过程,a.e为底波，b.d为底波和孔波同显过程，c为孔波显示过程,二、裂纹回波显示规律,0探头穿透式和反射式探伤判伤方式各不相同，穿透探伤以朱波报替来判定，反射式探伤以裂纹回波显示来判定。 1水平裂纹0探头发射超声束遇有水平裂纹时，在基线0位与轨底波间显示水平裂纹回波（如下图），同时，轨底波消失并报警。水平裂纹距轨面越深，回波显示刻度值越大，如果水平裂纹长、且表面平整，则会产生多次等间距水平裂纹回波的显示。,水平裂纹回波显示,（1）遇有钢轨轨腰单侧水平裂纹、轨头部一侧或颏部圆弧处有水平
4、裂纹，裂纹进入声束扫声范围，会同时显示底波和水平裂纹回波（如下图）：,单侧水平裂纹回波显示,（2）螺孔单侧水平裂纹，有时会出现螺孔波、水平裂纹波和轨底波同时显示的现象（如下图显示）：,螺孔单侧水平裂纹回波显示,当出现这种显示，应将探头横向移动，观察伤波变化情况，确定单侧裂纹的具体部位，由于单侧裂纹的横向深度不一或探头位置偏，轨腰裂纹呈纵向水平发展，在横截面上与水平呈一定的倾斜角（如下图）。裂纹因在一个方向倾斜后，产生回波不强或失底波的现象，有波形显示时，还会出现回波位置后移。离轨面中心轴线等因素，有可能发生裂纹漏检，因而要经常注意探头位置的调整。,（3）横向倾斜的水平裂纹。由于钢轨内外侧受力不
5、均或长期偏载作用下，轨腰裂纹呈纵向水平发展，在横截面上与水平呈一定的倾斜角（如下图）。裂纹因在一个方向倾斜后，产生回波不强或失底波的现象，有波形显示时，还会出现回波位置后移。,横向倾斜的水平裂纹,2斜裂纹,（l）轨腰斜裂纹。0探头发射的超声波，在斜裂纹上产生反射声波，无法按原方向传播到轨底，因此，仪器发生无轨底波而报警的现象。当斜裂纹不规则或带有局部水平裂纹时，在探头移动过程中，有可能出现不连续，波幅不强，一闪即消失的移动回波（如下图）。,（2）螺孔斜裂纹。0探头遇螺孔向下裂纹，其倾角在37左右，一般长度大于15mm，会产生螺孔波与轨底交替过程中，两波均不显示而报警，裂纹越长，则失波探头位移也
6、越长；螺孔向上裂纹，其倾角较小时，会有特殊显示形式（如下图），一般表现为底波、螺孔波交替显示迟缓或螺孔波变粗，这是因一部分声波在斜裂纹与螺孔形成的二面角上反射，当裂纹长度大于15mm时也会产生失底波报警。,3纵向裂纹,纵向裂纹它的长度不一，从几厘米至十几米，甚至纵贯整根钢轨。轨头，轨腰，轨底部位都有可能存在。在钢轨外观状态正常的条件下，0探头探测中发生失底波或底波减弱报警，为避免因轨底（腰）严重锈蚀的干扰，一般应适当开大增益，观察底波有否显示。若有底波显示，可以不判伤；如果仍无底波显示，或在荧光屏扫描线上有回波显示，可初步判为纵向裂纹。各种纵向裂纹回波特点见表,纵向裂纹回波特点,裂纹形状:直线
7、型,回波特点:一般产生在轨底或轨腰部位，多数存在倾斜劈裂，使入射轨底的声波被阻隔，而产生现失底小报警,裂纹形状:曲线型,回波特点:当纵向裂纹的形状不规则，伤损以曲线型存在于钢轨腰部，提高灵敏度后有时会显示不固定位置的回波,裂纹形状:开口型,回波特点:裂纹顶端横向宽度较大，入射的超声波在其顶端产生反射，回波幅度强，波形稳定，可根据回波显示的刻度确定纵向裂纹顶端距轨面的深度,裂纹形状:臌泡型,回波特点:多数在轨腰（或颏部）形成局部鼓起，根据鼓泡的大小会产生有伤波或伤波和底波并存显示，一般伤波波幅高，探头位移短，有时37探头也有回波显示。除按波形判断外，还可目视或手摸探头下方轨腰部是否有鼓起现象,三
8、、非裂纹回波识别,1异常螺孔回波 老杂轨区段，因线路爬行，螺孔被螺栓挤压、磨耗成椭圆形或是插入人工锯制轨短，螺孔钻眼不良造成卷边或毛刺（如下图）。探测时会有类似螺孔水平裂纹波显示，其特点波幅低，显示不稳定或一闪而过。,2迟到波 由于钢轨轨腰宽度较窄或0探头偏离钢轨横向中心，声束在钢轨侧壁上产生反射和波型转换（如下图），部分入射螺孔或轨底的超声波声程增加，在荧光屏扫描线螺孔波或轨底波之后，显示一个与螺孔波或轨底波同时出现同时消失的迟到波。螺孔迟到波容易与螺孔水平裂纹混淆，区别方法可以从回波显示规律上判断，水平裂纹显示规律是螺孔波与裂纹波交替显示，而迟到波则是同时出现同时消失。,四、探伤注意事项,
9、1注意探伤灵敏度调节。0探头具有穿透和反射式探伤功能，按探伤灵敏度要求，两者调节方式正好相反，穿透探伤增益越大灵敏度越低，反射式探伤增益越大灵敏度越高，因此，确定探伤灵敏度时，应兼顾穿透和反射两种探测方法的需要。利用钢轨底面回波调节现场探伤灵敏度，底波高80%的前提下，增益8-10db，新铺钢轨地段，为提高穿透式探伤灵敏度，宜选择较低的增益量，有利于钢轨纵向裂纹发现；老杂轨地段，为提高反射式探伤灵敏度，宜选择较高的增益，有利于钢轨螺孔裂纹的发现。,2注意小方门使用。为避免螺孔水平裂纹或靠近轨底的水平裂纹进入小方门而造成不报警，应将螺孔波的后沿与第一个小方门后沿对齐（图a）；底波的前沿与第二个小
10、方门的前沿对齐（图b）。同时，尽可能将小方门宽度调小，以减小螺孔反报警门产生的盲区宽度。由于使用螺孔反报警门后，当轨腰水平裂纹与螺孔顶面高度相当时，裂纹回波显示在小方门内（图c），轨底波消失后是不会产生报警，因此，在检查中应注意回波观察，防止水平裂纹的漏检。,3. 注意波形分析。轨腰水平裂纹处于轨高1/2时，裂纹二次反射彼正好落在轨底波小方门内（如下图），仪器不产生报警，应注意识波确认。在站专线、线路爬行地段，由于螺孔变形，也会显示类似的回波现象，要注意分析，防止误判。,4. 重视仪器和手工相结合。0探头引起失底波报警的因素很多，轨面擦伤、油污和灰砂，轨底（腰）锈蚀严重，探头位置偏离轨面中心等
11、。需要通过目视去污、调整探头排除。对于纵向裂纹已延至轨端可拆卸螺栓或在轨端面观察裂纹是否存在，而年炉号印记，轨腰鼓泡或调边使用钢轨的颏部疲劳裂纹可采用眼看、手摸和镜照的方法加以确认。,钢轨轨面擦伤引起0度失波报警,轨头掉块引起0度失波报警,五、纵向和水平裂纹定位定量,1. 纵向裂纹定位定量（1）纵向裂纹的位置判断轨头纵向裂纹。用0探头接五通道，将探头置于轨头外侧（如图），以无伤轨头侧面的等分波和有伤轨头等份波比较，估算伤损存在位置和正确测定长度。同时可目视轨面黑线和颏部有否透锈进行综合判断。,轨腰纵向裂纹，可参照上述方法判断（如图）由于轨腰宽度窄，等分波间隔小，应注意分辨。,轨底纵向裂纹，用7
12、0探头接一通道，置于轨脚坡面（如图）与轨腰垂直，先后在有伤和无伤部位进行比较，依据坡面回波差异判定。,（2）纵向裂纹长度判断,失波报警法。O探头置于轨面，在正常探伤灵敏度下，根据0探头失波报警时的探头位移长度来确定（如下图）。一般为报警时探头位移距离就是纵向裂纹的长度，但由于现场裂纹实际状态和仪器探伤灵敏度调节的影响，测出长度与实际裂纹长度会有一些误差。,裂纹回波法。采用与纵向裂纹位置判断相同的方法，轨头和轨腰用0探头，轨底用70探头（如下图）。在确定裂纹位置的同时，探头分别向裂纹两边移动，直至裂纹波刚消失，在探头中心对应的钢轨上做好标记，则两个标记的距离为纵向裂纹长度。此法测出值与实际长度也
13、会有误差，其主要原因是裂纹两端的形状和探测面的影响。,2水平裂纹定位定量,根据基线所代表的探测声程和回波显示的刻度进行定位，如扫描线按声程1:2.5调节时，水平裂纹回波在荧光屏刻度3.0，则裂纹距轨面的深度为75mm处（如下图）。在现场探伤中，因受仪器的近区阻塞影响，轨头近表面的水平裂纹一次回波被仪器抑制而无法显示，实际显示的第一支回波已不是水平裂纹第一次回波，因此会产生计算出的裂纹深度与实际裂纹深度不一致，这一点在水平裂纹定位中要注意。水平裂纹长度按延伸度法确定，根据回波有无时的探头位移，测得裂纹长度。,复习题：,1、轨底横向裂纹产生的位置、原因和回波显示规律？2、纵向裂纹的显示规律？3、0探头的注意事项？,
