數(shù)字式鋼軌探傷儀的運用實踐及思考

杜楊成 上海鐵路局阜陽工務(wù)段

1 前言

近年來，由于運輸速度的不斷提高及重載列車的運行，使鋼軌的使用壽命大幅縮短，鋼軌傷損也呈現(xiàn)出“數(shù)量多、發(fā)展速度快、出傷類型及方式多”等特點。傳統(tǒng)的模擬鋼軌探傷儀的基本性能已很難滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的需求，為了更好的適應(yīng)目前探傷工作的需要，2011年以來，阜陽工務(wù)段逐步開始使用GT-2數(shù)字探傷儀，現(xiàn)已全面代替了模擬儀。

2 數(shù)字探傷儀的優(yōu)越性

數(shù)字化鋼軌探傷儀是在原模擬鋼軌探傷儀基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，既保留了傳統(tǒng)模擬鋼軌探傷儀的基本性能，又可實時進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并完成數(shù)據(jù)儲存、傳輸、回放等功能。通過現(xiàn)場一段時間的使用，逐漸顯現(xiàn)出較其它模擬儀器的優(yōu)越性。

（1）直讀探傷數(shù)據(jù)：能直接顯示缺陷的聲程、垂直距離、水平距離，免除手工計算，便于缺陷定位。

（2）強大的管理功能：密碼的登錄、使不同的使用者擁有不同的使用權(quán)限。

（3）探傷條件和參數(shù)設(shè)置與修改：可方便存儲、調(diào)用各種軌型下的條件設(shè)置和參數(shù)，操作簡捷。

（4）記錄方式：“傳統(tǒng)記錄”、“錄像記錄”、“全程記錄”三種不同的數(shù)據(jù)記錄方式，可以滿足不同層次的多方面的管理需求。

（5）數(shù)據(jù)的傳輸：能通過U盤實現(xiàn)探傷儀與計算機的數(shù)據(jù)通訊轉(zhuǎn)存功能。

（6）數(shù)據(jù)的回放：通過B顯回放對現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量進行盯控，對現(xiàn)場遺漏傷損進行復(fù)查。

因為數(shù)字儀器的全程記錄功能，它把現(xiàn)場儀器的檢查情況用B顯記錄下來。通過回放，使回放人員直接掌握現(xiàn)場操作情況及為可疑波形的復(fù)核提供了有力證據(jù)，大大減少了傷損漏探的機率。

3 回放技巧

3.1 回放B顯拼圖技巧

（1）拼圖是否準(zhǔn)確，直接決定在回放過程中對傷損的判斷。首先在測試軌上把各通道的顏色調(diào)成可以明顯區(qū)分的色彩，將兩個3孔下的軌底橫向裂紋拼成人字形，0°探頭置于前后37°探頭的中間部位。

（2）0°探頭的拼圖，遵循斜探頭拼圖向前發(fā)射時拼在一條線上的原則，3孔上方3 mm橫孔和軌底橫裂把前發(fā)斜70°（2通道）與前37°（4通道）拼在一條線上，3通道與5通道拼在一條線上。

（3）在斷面處把兩個直70°（1通道、1A通道）分別與2通道（1）、3通道（1A）拼在一條線。直70°拼圖時要分清斷面波和螺孔反射波，要把兩個斷面波拼在一條線上。不能誤把螺孔反射波拼在儀器，否則造成拼圖不準(zhǔn)，判傷困難。

（4）在測試軌上拼圖完成后軟件中按編號保存，回放時調(diào)用即可。

3.2 焊筋B顯圖技巧

為了便于回放分析，要對類似缺陷的正?；夭ㄕJ(rèn)識清楚特別是焊縫回波。焊縫回波是由于鋼軌焊接后，下顎部位突出的焊筋，不能打磨掉，形成反射面。當(dāng)70°探頭發(fā)射的聲波，遇到焊筋后被反射回來產(chǎn)生回波，這個回波是直接由反射面反射回來，所以是一次波。

現(xiàn)場小型氣壓焊和接觸焊由于焊后推瘤，使單個方向的焊筋回波較為強烈，有的只有單通道出波。單靠回放難以確認(rèn)，所以遇有焊筋這種回波現(xiàn)場操作人員應(yīng)在該處打上明顯標(biāo)記幫助回放人員排除。

3.3 缺陷B顯圖的顯示

（1）70°探頭發(fā)現(xiàn)的缺陷B顯圖

由于是橫波反射式探傷，探傷時70°探頭除斷面處有回波、正常焊筋回波外，其它出波應(yīng)認(rèn)真分析。70°探頭主要是發(fā)現(xiàn)鋼軌頭部的核傷等缺陷，為了擴大探測范圍還是用了與軌面縱向成20°偏角的兩個70°探頭?；胤艜r要弄清一次波、二次波的顯示范圍。為了便于分析應(yīng)設(shè)置好輔助線，輔助線設(shè)置應(yīng)參照測試軌Ф3橫孔的圖形近點，高度約為50左右。

①直70°探頭發(fā)現(xiàn)的核傷

直70°探頭在軌顎線上、下方的波形均應(yīng)引起重視，直探頭對魚鱗傷引起向軌頭中間發(fā)展的核傷作用極大，魚鱗傷發(fā)展的核傷圖形顯示在軌顎線上方，焊縫出現(xiàn)熔合線缺陷時有時顯示在軌顎線下方。

②二次波范圍內(nèi)的核傷

如圖1，圖形顯示在鋼軌下顎線下方，并超過了輔助線。

圖1 二次波范圍內(nèi)的核傷

③一次波范圍內(nèi)的核傷

如圖2，圖形顯示在鋼軌下顎線上方，缺陷在軌頭中間時會有直70°探頭的回波。

圖2 一次波范圍內(nèi)的核傷

④一、二次波均有顯示的核傷

如圖3，圖形顯示在鋼軌下顎線的上下方，缺陷向軌頭內(nèi)部發(fā)展時會有直70°回波。

圖3 一、二次波均有顯示的核傷

⑤焊筋處的核傷判斷

焊筋處的核傷受焊筋回波的影響，較難分辨。我們可以根據(jù)各探頭回波之間的位置關(guān)系加以判斷。由于焊筋有一定寬度，前發(fā)和后發(fā)70°探頭的回波之間會有一定距離（焊筋的寬度），應(yīng)確定兩個前發(fā)探頭之間的位置關(guān)系以及兩個后發(fā)探頭之間的位置關(guān)系。當(dāng)缺陷出現(xiàn)在焊筋一側(cè)時，會出現(xiàn)焊筋回波與另一個方向的缺陷回波重合；缺陷在軌頭中部時，會出現(xiàn)同一發(fā)射方向的探頭回波分離；焊縫中心出現(xiàn)較大核傷時，缺陷擋住了焊筋，儀器只顯示缺陷回波，此時的70°探頭B線圖形，類似接頭斷面回波。

（2）37°探頭發(fā)現(xiàn)缺陷的B顯圖

37°探頭同樣使用的是橫波反射式探傷，遇有螺孔或斷面會有正常的螺孔波或斷面下顎部位的反射波。有些焊縫還會有軌底回波，為便于發(fā)現(xiàn)軌底橫向裂紋，應(yīng)進行人字拼圖。

①螺孔孔裂

測試軌上的孔裂，角度不同會影響B(tài)顯圖的位置高低及左右，其中一孔向軌端的下裂出波在對側(cè)。

②斜裂紋和水平裂紋

斜裂紋和水平裂紋判斷應(yīng)結(jié)合好0°探頭的回波，單37°通道出波，且0°軌底失波，可能是斜裂紋。其中軌端水平或螺孔水平會出現(xiàn)37°回波與0°探頭的回波交叉。

③軌底橫裂

一般前后37°探頭出現(xiàn)人字B顯拼圖即為軌底橫裂，鋁焊焊縫軌底單通道出波時，應(yīng)認(rèn)真分析。由于受焊筋表面粗糙產(chǎn)生散射影響，在軌底熔合線部位出現(xiàn)軌底橫裂時，往往會出現(xiàn)單一通道的回波。不能盲目的認(rèn)為是軌底焊筋回波，應(yīng)按前面拼圖方法復(fù)核。

（3）0°探頭發(fā)現(xiàn)缺陷的B顯圖

0°探頭使用縱波進行穿透式并兼有反射式探傷，所以其B顯圖形正常情況是有軌底波或螺孔反射波，0°主要發(fā)現(xiàn)軌腰投影范圍內(nèi)的水平、縱向、斜裂等缺陷。

①水平裂紋

0°探頭發(fā)現(xiàn)水平裂紋時會有回波，在顯示水平裂紋波的同時顯示失底波。在圖上的位置由實際在鋼軌上的位置確定，靠近軌頭B圖靠上，靠近軌底B圖在下。

②縱向和斜裂紋

遇到縱向裂紋或斜裂紋聲波不能按原路返回，就會使軌底回波消失。

4 數(shù)據(jù)的采集

回放工作對發(fā)現(xiàn)傷損幫助很大，而數(shù)據(jù)的有效采集尤為關(guān)鍵?，F(xiàn)場靈敏度調(diào)解不當(dāng)、探頭的耦合不良、超速等原因都會造成回放數(shù)據(jù)不能有效記錄現(xiàn)場即時情況，所以現(xiàn)場執(zhí)機人員得密切注意波形的變化，尤其是在曲線及魚鱗傷地段，及時調(diào)整靈敏度的變化值及探頭與鋼軌的耦合度，作業(yè)速度保證在允許范圍內(nèi)，保證采集數(shù)據(jù)的有效性。

5 回放工作的效果檢驗

經(jīng)過一段時期實踐摸索，各項回放制度的完善，通過回放發(fā)現(xiàn)缺陷的能力有了較大的提高。回放不僅僅是檢查遺漏的傷損，還對現(xiàn)場作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行情況進行了監(jiān)管，督促強化了現(xiàn)場作業(yè)紀(jì)律，尤其是現(xiàn)場超速現(xiàn)象已經(jīng)完全杜絕，保證了現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量。阜陽工務(wù)段2012年初至2013年11月底通過回放發(fā)現(xiàn)孔裂5處，核傷3處（其中2處貝爾岔心核傷），下發(fā)關(guān)于作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的整改通知書并督促整改379次。大大提高了傷損的發(fā)現(xiàn)率，有效控制了斷軌事件的發(fā)生，確保了我段近兩年沒有發(fā)生一起責(zé)任斷軌。