超声波技术在高铁钢轨焊缝探伤中的应用

超声波技术在高铁钢轨焊缝探伤中的应用

中国铁路北京局集团有限公司石家庄工务段河北石家庄050000

摘要:高速铁路对于线路的平顺性要求相对较高,钢轨主要是超长的无缝线路,造成了线路中时常出现较大焊缝。因为焊缝力学指标与母材相比,其等级相对较低,并且线上钢轨的焊缝极易出现缺陷的问题,存在着断轨的隐患,所以加强对钢轨的焊缝探伤设备安全控制就十分重要。下面就基于作者实际工作经验,简要的分析超声波技术在高速铁路工程的钢轨焊缝探伤中的应用。

关键词:高速铁路;钢轨焊缝;探伤

前言:

高速铁路工程的钢轨焊缝主要有固定闪光焊缝、移动闪光焊缝和铝热焊焊缝等。钢轨的焊缝施工位置受力特点比母材强度要稍微低一点,是钢轨的薄弱位置,极易出现疲劳裂纹、夹渣、气孔、未焊合以及光斑等的问题,其问题出现有效的降低焊缝韧性、强度,促使断轨的问题出现。所以,加强研究探伤方法就有着积极意义。

1焊缝的探伤流程分析

第一,探伤前的准备工作:探测探头前沿长度,校对零点。

第二,手工检查:用镜子检查焊缝及热影响区,看焊筋是否推凸平顺,表面是否存在裂纹,焊筋和母材部位是否有击伤、夹痕等其它缺陷。

第三,打磨、除锈:将焊缝探伤仪置轨面,把焊缝两侧200mm范围内探测面上的残留焊剂、熔渣、铁锈等清除干净,并进行打磨、除锈使探测面达到探伤耦合要求。

第四,在焊缝两侧均匀涂抹耦合剂。

第五,双探头扫查:将扫查架放置轨面中心线,扫查架零点对准需要探测面上,利用两个探头一发一收反射式探伤法,检查轨腰投影范围内的缺陷。

第六,直探头扫查:探头置轨面中心,在焊缝中心两侧50mm范围内沿中心线作纵向扫查。

第七,使用K2.5或K2单探头,对钢轨焊缝轨头用一次波和二次波作锯齿形扫查。

第八,将焊缝探伤仪放置在轨枕边,使用K2.5或K2单探头对轨底两侧四面用一次波和二次波作锯齿形扫查。

第九,擦拭轨面油渍后,视频仪数据保存。

第十,检测完后,清理现场、清点探头工具包,作业完毕。

2适用的范围分析

适用于60/50Kg/m钢轨固定闪光焊缝、移动闪光焊缝、铝热焊焊缝的超声波探伤。

3探伤的设备

3.1探伤仪

JTS-2焊缝超声波的探伤仪满足有关规范的要求。

3.2探头

直探头为2.5P20-D。

斜探头则是2.5p12*12KO.6;2.5P12*12KO.8;2.5p12*12K1;2.5p12*12K1.5;2.5p12*12K2。

短前沿斜探头是2.5p8*12K2.5。

斜探头角度的误差是折射角为37°-45°之间时≤1.5°。

折射角≥60°的时候,≤2°。

为有效的满足单探头的探伤灵敏度,要求探伤仪配用斜探头在CSK-1A(IIW)试块上R=100反射波高度为垂直刻度的50%时灵敏度余量则是≥64dB.

3.3试块

CSK-1A(IIW)标准的试块。CS-1-5灵敏度试块;GHT-1、GHT-5对比试块。

4钢轨焊缝的探伤要求分析

第一,采用了单探头、双探头的两种方法,及时扫查其焊缝。第二,铝热焊焊缝的扫查需要遍及焊缝的全宽度。第三,新焊的焊缝探伤在推瘤和打磨之后进行,焊缝处的温度应该冷却到40℃一下,探测面不能有焊渣、焊瘤和严重的锈蚀性问题。轨头的踏面、轨头的两侧需要打磨到钢轨的原始面,轨底角与三角区域连接圆弧位置的焊渣需要及时的清理清除,进而有效的保障探头有效的耦合。第四,在役焊缝的探伤之前,需要对探测面上的油污、严重的修饰性问题进行及时的清除,焊缝的两侧轨底坡面需要打磨除锈,除锈的长度大于300mm,轨腰、轨底的连接圆弧位置焊渣应该及时的清除干净,进而有效的保障探头耦合良好。扫查范围需要以焊缝的中心两侧各自延伸200mm。第五,扫查的装置。焊缝的探伤应用应为扫查架可以对轨头和轨腰部位进行K型、V型等的串列式扫查。第六,耦合剂主要是采用了油脂。第七,工具有铲刀、砂纸、300mm的钢直尺等等。

5有螺孔铝热焊接头探伤

第一,使用0°的探头在轨端的钢轨顶面新焊焊缝两侧各400mm范围内,检查是否存在着水平的缺陷问题,任何缺陷回波≥2长横孔回波,波高度为80%,这是缺陷。

第二,轨头区域非平面缺陷探伤,则是使用了0°探头进行钢轨顶面的探伤,任何缺陷的回波≥2长横孔回波,波高达80%,这就是缺陷范围。

第三,轨头区域的平面缺陷探伤,采用了带了定位扫查架的两只单晶K1探头、K0.6探头在钢轨顶面进行穿透式的探伤,以6横通孔当量失波作为判定伤灵敏度,以探头移动距离计算出缺陷当量的大小。

第四,使用单斜K2.5探头在轨头的表面200mm范围内作为横向锯齿形的扫查,任何缺陷的回波≥2长横孔回波,波高达到了80%,视为缺陷。

第五,轨腰区域平面缺陷探伤则是采用了带定位扫查架的两只单晶K1探头、K0.6探头在钢轨顶面进行穿透式的探伤,以6横通孔当量失波作为判伤灵敏度,按照失波时探头移动距离,计算缺陷当量的大小。

采用了带有定位扫查架的两只单晶K1探头或者是K0.8探头在钢轨的顶面进行串列式的探伤,任何缺陷的回波≥4平底孔回波,波高达80%作为判伤灵敏度,进而以探头的移动距离,计算缺陷当量的大小。

第六,轨底区域平面缺陷的探伤,使用单斜K2.5探头在轨底的三角区域上表面150mm范围内作为锯齿形的扫查,任何缺陷回波≥2长横孔回波,波高达百分之八十,将其视作缺陷。

结束语:

总而言之,高速铁路工程的线路时超长无缝线路,焊缝的位置极易出现缺陷,是高速铁路工程的轨道结构薄弱环节,并且在每100米一个固定闪光焊,每500米一个移动闪光焊,焊缝的数量相对较多。本文主要对高速铁路工程的钢轨焊缝探伤方法进行分析,尤其是铝热焊接头,铝热焊接头位置通常有菱角波,这些菱角波的出波位置和实际伤损的位置是比较相近的,有的几乎和伤损处在同一位置出波,难以进行分辨,极易误判,这就要求探伤人员具备一定的焊缝判伤知识、经验。

参考文献:

[1]周飞.钢结构焊缝无损探伤质量检测技术的探讨[J].建筑工程技术与设计,2017,(6):74-74.doi:10.3969/j.issn.2095-6630.2017.06.073.

[2]孙海亮,王喜昌.浅析钢结构焊缝无损探伤的质量检测技术及其应用[J].建筑工程技术与设计,2016,(13):1113.doi:10.3969/j.issn.2095-6630.2016.13.064.

[3]林强.钢结构焊缝无损探伤质量检测技术研究[J].江西建材,2017,(8):260-261.doi:10.3969/j.issn.1006-2890.2017.08.215.

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