高鐵鋼軌焊縫超聲波探傷檢測手段

探傷原理與常用探傷方法

探傷是對材料工件組件進行非破壞性檢測分析,探傷方法可分為6大類70多種。常用的有超聲、射線、滲透、磁粉與渦流等5種探傷方法。超聲波檢測利用超聲波在材料中傳播時,遇到界面反射的聲訊號,檢測被測物內缺陷情況。

鋼軌焊縫探傷檢測

鋼軌焊縫質量直接關系著鐵路運輸安全,焊接工藝操作失誤等原因引起的焊縫缺陷,需利用無損檢測方法及時檢測,超聲波檢測是一種有效的檢測方式。近年來,超聲相控陣檢測技術在工業領域取得到良好應用,應用于鋼軌焊縫檢測可提高檢測效率,超聲相控陣束聚焦能量強,可避免常規超聲檢測中出現的漏檢情況。利用鋼軌超聲波探傷儀進行鋼軌鋁熱焊焊縫探傷時,遇到鋼軌內缺陷會發生相互作用,產生衍射波,從而檢測出其中缺陷。通常采用縱斜波探頭進行探傷檢測,衍射信號更易被探頭接收。

高速鐵路鋼軌鋁熱焊探傷

高速鐵路鋼軌焊接主要有閃光焊、氣壓焊、鋁熱焊和電弧焊4種方法:閃光焊主要用于廠焊和基地焊;移動閃光焊和移動氣壓焊用于單元軌節現場焊;鋁熱焊和電弧焊用于現場鎖定焊、大修換軌和道岔焊接。閃光焊焊接接頭質量和生產效率最佳,相對于閃光焊,氣壓焊在單元軌節焊接中成本優勢明顯。鋁熱焊和電弧焊屬于鋼軌原位焊接,鋁熱焊操作簡單靈活,應用范圍廣,但焊接接頭綜合性能較差。由于鋁熱焊在高速鐵路鋼軌焊接中應用廣泛且焊接接頭綜合性能較弱,因此需要加強對鋁熱焊焊縫的檢測。對鋼軌焊縫進行探傷時,除了會遇到疲勞缺陷,還會遇到如夾雜、氣孔、光斑等其他缺陷。光斑等缺陷因反射較弱,不易探測,鋼軌疲勞段因軌底嚴重銹蝕等原因造成陳舊性傷損。在氣壓焊與鋁熱焊縫邊緣,因應力集中易產生軌底橫向裂紋。鋁熱焊縫邊緣在軌頭下與溢流飛邊交界處也易產生缺陷,該類型缺陷可直接造成鋼軌折斷,發展速度快,是最危險的缺陷。平面狀缺陷一般平行于焊縫或垂直于探測面。平面狀缺陷一般要用雙探頭進行探測,因用橫波探頭探傷時,反射聲波無法直接返回探頭。常用探傷方法有單探頭法,K形掃查法與串聯式掃查法。鋼軌焊縫探傷時,一般將焊縫劃分為4個區(圖1)。1區一般采用45°串聯式做穿透式掃查,便于對損傷進行定位定量。鋁熱焊軌底存在多余焊筋,對探測軌底三角區不利,應仔細觀察焊筋輪廓底波,焊筋輪廓波顯示在正常波底后,如無顯示,排出外界因素無顯示,判為有傷。2區一般用K形掃查。3區一般采用單探頭掃查。4區可從軌頭兩側用K型方式進行掃查。在軌頭檢測時,除因焊筋輪廓不規則外,大多為輪廓與木材料間存在損傷。我國鋼軌鋁熱焊焊接技術研究始于20世紀60年代,該焊接工藝具有儀器易操作,焊接速度快等優點,成為我國無縫線路主要的焊接形式之一。鋁熱焊焊接比其他焊接方法更易形成大型的焊接不連續性。焊筋結構反射回波會對超聲檢測造成嚴重干擾,因此對焊筋結構反射回波的識別非常重要。