数字式钢轨探伤仪的运用实践及思考

杜杨成 上海铁路局阜阳工务段

1 前言

近年来，由于运输速度的不断提高及重载列车的运行，使钢轨的使用寿命大幅缩短，钢轨伤损也呈现出“数量多、发展速度快、出伤类型及方式多”等特点。传统的模拟钢轨探伤仪的基本性能已很难满足现场生产的需求，为了更好的适应目前探伤工作的需要，2011年以来，阜阳工务段逐步开始使用GT-2数字探伤仪，现已全面代替了模拟仪。

2 数字探伤仪的优越性

数字化钢轨探伤仪是在原模拟钢轨探伤仪基础上发展起来的，既保留了传统模拟钢轨探伤仪的基本性能，又可实时进行模数转换，并完成数据储存、传输、回放等功能。通过现场一段时间的使用，逐渐显现出较其它模拟仪器的优越性。

（1）直读探伤数据：能直接显示缺陷的声程、垂直距离、水平距离，免除手工计算，便于缺陷定位。

（2）强大的管理功能：密码的登录、使不同的使用者拥有不同的使用权限。

（3）探伤条件和参数设置与修改：可方便存储、调用各种轨型下的条件设置和参数，操作简捷。

（4）记录方式：“传统记录”、“录像记录”、“全程记录”三种不同的数据记录方式，可以满足不同层次的多方面的管理需求。

（5）数据的传输：能通过U盘实现探伤仪与计算机的数据通讯转存功能。

（6）数据的回放：通过B显回放对现场作业质量进行盯控，对现场遗漏伤损进行复查。

因为数字仪器的全程记录功能，它把现场仪器的检查情况用B显记录下来。通过回放，使回放人员直接掌握现场操作情况及为可疑波形的复核提供了有力证据，大大减少了伤损漏探的机率。

3 回放技巧

3.1 回放B显拼图技巧

（1）拼图是否准确，直接决定在回放过程中对伤损的判断。首先在测试轨上把各通道的颜色调成可以明显区分的色彩，将两个3孔下的轨底横向裂纹拼成人字形，0°探头置于前后37°探头的中间部位。

（2）0°探头的拼图，遵循斜探头拼图向前发射时拼在一条线上的原则，3孔上方3 mm横孔和轨底横裂把前发斜70°（2通道）与前37°（4通道）拼在一条线上，3通道与5通道拼在一条线上。

（3）在断面处把两个直70°（1通道、1A通道）分别与2通道（1）、3通道（1A）拼在一条线。直70°拼图时要分清断面波和螺孔反射波，要把两个断面波拼在一条线上。不能误把螺孔反射波拼在仪器，否则造成拼图不准，判伤困难。

（4）在测试轨上拼图完成后软件中按编号保存，回放时调用即可。

3.2 焊筋B显图技巧

为了便于回放分析，要对类似缺陷的正常回波认识清楚特别是焊缝回波。焊缝回波是由于钢轨焊接后，下颚部位突出的焊筋，不能打磨掉，形成反射面。当70°探头发射的声波，遇到焊筋后被反射回来产生回波，这个回波是直接由反射面反射回来，所以是一次波。

现场小型气压焊和接触焊由于焊后推瘤，使单个方向的焊筋回波较为强烈，有的只有单通道出波。单靠回放难以确认，所以遇有焊筋这种回波现场操作人员应在该处打上明显标记帮助回放人员排除。

3.3 缺陷B显图的显示

（1）70°探头发现的缺陷B显图

由于是横波反射式探伤，探伤时70°探头除断面处有回波、正常焊筋回波外，其它出波应认真分析。70°探头主要是发现钢轨头部的核伤等缺陷，为了扩大探测范围还是用了与轨面纵向成20°偏角的两个70°探头。回放时要弄清一次波、二次波的显示范围。为了便于分析应设置好辅助线，辅助线设置应参照测试轨Ф3横孔的图形近点，高度约为50左右。

①直70°探头发现的核伤

直70°探头在轨颚线上、下方的波形均应引起重视，直探头对鱼鳞伤引起向轨头中间发展的核伤作用极大，鱼鳞伤发展的核伤图形显示在轨颚线上方，焊缝出现熔合线缺陷时有时显示在轨颚线下方。

②二次波范围内的核伤

如图1，图形显示在钢轨下颚线下方，并超过了辅助线。

图1 二次波范围内的核伤

③一次波范围内的核伤

如图2，图形显示在钢轨下颚线上方，缺陷在轨头中间时会有直70°探头的回波。

图2 一次波范围内的核伤

④一、二次波均有显示的核伤

如图3，图形显示在钢轨下颚线的上下方，缺陷向轨头内部发展时会有直70°回波。

图3 一、二次波均有显示的核伤

⑤焊筋处的核伤判断

焊筋处的核伤受焊筋回波的影响，较难分辨。我们可以根据各探头回波之间的位置关系加以判断。由于焊筋有一定宽度，前发和后发70°探头的回波之间会有一定距离（焊筋的宽度），应确定两个前发探头之间的位置关系以及两个后发探头之间的位置关系。当缺陷出现在焊筋一侧时，会出现焊筋回波与另一个方向的缺陷回波重合；缺陷在轨头中部时，会出现同一发射方向的探头回波分离；焊缝中心出现较大核伤时，缺陷挡住了焊筋，仪器只显示缺陷回波，此时的70°探头B线图形，类似接头断面回波。

（2）37°探头发现缺陷的B显图

37°探头同样使用的是横波反射式探伤，遇有螺孔或断面会有正常的螺孔波或断面下颚部位的反射波。有些焊缝还会有轨底回波，为便于发现轨底横向裂纹，应进行人字拼图。

①螺孔孔裂

测试轨上的孔裂，角度不同会影响B显图的位置高低及左右，其中一孔向轨端的下裂出波在对侧。

②斜裂纹和水平裂纹

斜裂纹和水平裂纹判断应结合好0°探头的回波，单37°通道出波，且0°轨底失波，可能是斜裂纹。其中轨端水平或螺孔水平会出现37°回波与0°探头的回波交叉。

③轨底横裂

一般前后37°探头出现人字B显拼图即为轨底横裂，铝焊焊缝轨底单通道出波时，应认真分析。由于受焊筋表面粗糙产生散射影响，在轨底熔合线部位出现轨底横裂时，往往会出现单一通道的回波。不能盲目的认为是轨底焊筋回波，应按前面拼图方法复核。

（3）0°探头发现缺陷的B显图

0°探头使用纵波进行穿透式并兼有反射式探伤，所以其B显图形正常情况是有轨底波或螺孔反射波，0°主要发现轨腰投影范围内的水平、纵向、斜裂等缺陷。

①水平裂纹

0°探头发现水平裂纹时会有回波，在显示水平裂纹波的同时显示失底波。在图上的位置由实际在钢轨上的位置确定，靠近轨头B图靠上，靠近轨底B图在下。

②纵向和斜裂纹

遇到纵向裂纹或斜裂纹声波不能按原路返回，就会使轨底回波消失。

4 数据的采集

回放工作对发现伤损帮助很大，而数据的有效采集尤为关键。现场灵敏度调解不当、探头的耦合不良、超速等原因都会造成回放数据不能有效记录现场即时情况，所以现场执机人员得密切注意波形的变化，尤其是在曲线及鱼鳞伤地段，及时调整灵敏度的变化值及探头与钢轨的耦合度，作业速度保证在允许范围内，保证采集数据的有效性。

5 回放工作的效果检验

经过一段时期实践摸索，各项回放制度的完善，通过回放发现缺陷的能力有了较大的提高。回放不仅仅是检查遗漏的伤损，还对现场作业标准化执行情况进行了监管，督促强化了现场作业纪律，尤其是现场超速现象已经完全杜绝，保证了现场作业质量。阜阳工务段2012年初至2013年11月底通过回放发现孔裂5处，核伤3处（其中2处贝尔岔心核伤），下发关于作业标准化的整改通知书并督促整改379次。大大提高了伤损的发现率，有效控制了断轨事件的发生，确保了我段近两年没有发生一起责任断轨。