焊缝探伤

、焊缝探伤焊缝探伤区域包括接触焊、气压焊和铝热焊焊缝及其两侧各20mm的热影响区。

探伤方法包括单探头法、双探头法、多探头法。

焊缝探伤是钢轨探伤技术力量最集中，判伤结果分歧最大的工作区域，其中以铝热焊焊缝的探伤最具说明性。

其几何形状复杂多变，焊筋回波和焊筋所引起的各种变形波对伤损波形识别的干扰很大，是焊缝探伤的难点重点。

焊缝探伤中的“一重点、三要素、五确定”，一重点指探伤灵敏度的调整和使用。

三要素指仪器、探头和试块。

五确定指“定人、定仪器、定探头、定耦合剂、定灵敏度”，人员、仪器、探头确定，对仪器性能的熟悉程度有很大的帮助，为下一步探伤灵敏度的确定奠定了基础。

定耦合剂，耦合剂的选择也是探伤灵敏度不确定性的一方面，使用不同的耦合剂，探伤灵敏度往往有2~6dB的差异，所以要求在试块上确定灵敏度使用的耦合剂和焊缝探伤中使用的耦合剂一致。

焊缝探伤仪灵敏度的调节和钢轨探伤仪有所不同，不仅包括单探头，双探头和多探头的灵敏度调节，还包括钢轨焊缝各部位分层区域的灵敏度。

虽然TB/T2658-2007，TB/T2340-2012等探伤技术标准文件都规定了各种探头的探伤灵敏度的校验方法，但在实际操作中，按标准确定的探伤灵敏度在工作中会出现很多问题。

例如：同一仪器的双K1探头在轨腰探伤中，轨头探伤灵敏度40~50dB仍然绰绰有余，探测轨底部分，30多dB也不够用；单K2.5探头扫查轨底边，30~40dB还会出现各种杂波，探测轨底三角区，要调整到20多dB才够用，这说明钢轨各部位由于厚度的不同对探伤灵敏度的要求也不同。

在焊缝探伤中，可以根据钢轨几何部位和深度的不同，在焊缝不同部位使用不同的灵敏度。

例如轨腰探伤，需要知道单K1探头、双K1探头在轨头、轨腰、轨底的不同探伤灵敏度，它们分别对应GHT-5试块B区4#、6#、8#横孔和GHT-1a试块2#、3#、5#平底孔反射波达到满幅度80%时的不同灵敏度；轨底部分单K2.5探头探测1#和2#竖孔80%波高时的不同灵敏度，然后根据探测面情况进行适当表面耦合补偿（一般为2-6dB），做为探测焊缝不同部位时的探伤灵敏度。

只有熟知仪器各部位的不同探伤灵敏度，才能有效的识别焊缝中的各种伤损，做到远距离厚工件不漏伤，近距离薄工件分辨力好。

随着数字化超声波探测仪性能的完善，可以将探伤仪探测试块不同部位数据点的dB值制作成距离幅度曲线（DAC曲线），存储在仪器内，焊缝探伤时调出来，做为缺陷判定的标准，不用费时费力地死记不同部位的灵敏度，这就是在焊缝数字化超声波探测仪中建立DAC曲线的意义所在。

多探头法是指使用阵列式和组合探头探测焊缝的方法。

这种方法提高了探伤的效率，解决了人工扫查时对位不准的问题，存在的问题是扫查密度不够，耦合状况对探伤结果影响大，铝热焊探测盲区大，子探头损坏不宜查觉及无法更换等不足。

探伤灵敏度的确定以仪器说明为准。

仪器、探头的选择及试块的使用（一）仪器的选择数字化超声波探测仪是目前焊缝探伤的主要机型，其性能好坏直接影响探伤的最终结果。

焊缝探伤中，定位和定量的要求比钢轨探伤仪高，它直接关系到出波位置、缺陷的判定、是否判废等探伤基本要求，所以探伤仪的水平线性误差要小，垂直线性要好，衰减器精度要高。

由于使用单探头探测轨头、轨腰、轨底需要使用二次波，甚至三次波，所以要求探伤仪灵敏度要高，信噪比好，功率大。

同时，还要照顾到轨腰、轨底边等厚度较薄部位和轨头近表面缺陷的检出，又要求探伤仪应盲区小，分辨率好；另外焊缝探伤多在室外线路上进行，要求探伤仪重量轻、亮度高、抗干扰能力强、便于携带。

此外仪器必须性能稳定、重复性和可靠性高，能储存记忆下载各种探伤数据，能根据出波情况自动计算出回波声程、水平和深度，能制作A VG、DAC曲线，能使用多种探头和探伤方式探测工件等。

（二）探头的选择探头的选择根据焊缝的几何尺寸和存在的缺陷性质来决定。

焊缝探伤目前主要检测对象为接触焊和铝热焊两种。

接触焊伤损以面积型缺陷为主，包括灰斑、裂纹和烧伤，主要使用双K1探头探测，探伤方式以K型法和串列法为主，兼用单K2.5探头探测轨头和轨底部位。

我局目前主要使用短前沿，短后沿小晶片K2.5探头，由于接触焊焊缝较窄，无突出焊筋，小晶片探头一次波定位较准。

铝热焊伤损以体积状为主，以裂纹为代表的平面状缺陷较少。

由于铝热焊焊缝较宽（一般为40mm左右），焊筋多高于焊缝表面，形状粗糙多变，干扰回波较多。

斜探头折射角（K值）的选择必须保证探头主声束能扫查到焊缝中心，同时又要兼顾最大探测距离的折射角选择原则。

目前在铝热焊探伤中，多数路局以2.5P13×13K2.5探头为主。

这种探头优点有：晶片尺寸大，半扩散角小，指向性好，找伤能力强，穿透厚度大，最远可使用三次波探测，能发现各种体积状缺陷和靠棱边垂直于焊缝的面积状缺陷。

缺点是：⑴灵敏度低；⑵由于探头面积较大，受轨底形状限制，转向困难，耦合要求高；⑶由于近场区长度增加，定位定量精度差。

为保证铝热焊裂纹不漏检，双K1和K0探头探伤法不能省略。

（三）试块的使用目前我国铁路焊缝接触焊占到七成以上，焊缝探伤试块也以接触焊为主设计制作，它是一种对比试块。

在GHT-1试块上校验的探伤灵敏度和铝热焊焊缝之间存在衰减差和表面耦合差。

现场铝热焊焊缝两侧轨底面上往往覆盖着一层薄熔渣或型砂，难以去除干净，有些现场插入短轨为锈蚀轨和侧磨轨，表面凹凸不平，这些铝热焊焊缝探伤除加强备制打磨工作，在探伤中必须根据探测面情况进行适当表面耦合补偿，必要时使用现场钢轨实际测试耦合损失和材质损失（可利用对穿波、直达波、底波和棱角波等测试），并根据测试值进行补偿。

GHT-5试块用钢轨母材制作，和接触焊、铝热焊都存在衰减和耦合差异，在探伤时都要考虑进去。

解决方法：各单位可根据需要，挑选一批状态良好、无伤损的铝热焊接头加工上各种人工缺损，即可作为校定灵敏度的对比试块，也可作为测试时的工件使用。

由于焊缝折断后的横截面多从侧面台阶处呈S形断离或垂直拉开，在试块制作中要有针对性性的在焊缝轨头和轨底的一侧交界处制作一些人工缺陷。

斜探头现场灵敏度的调节法：工作现场无试块测试仪器灵敏度或探测面过于粗糙无法打磨时，可使用现场钢轨调节探伤灵敏度。

这种方法不用考虑表面粗糙度的影响1.K2.5探头a：轨头；在钢轨底角上进行调节，探头横向放置于轨底角上，探头入射点距边10mm左右，找出对面轨底角边回波最大值，调节增益或衰减器，使轨底角回波达到80%波高，增益20dB，做为探测焊缝轨头部位的探伤灵敏度。

b：轨底：调节方法与轨头相同，探伤灵敏度释放量有所不同，轨底角1~3区探伤时，轨底角回波80%时，增益10dB；轨底角4~6区探伤时，增益20dB。

2.K1探头⑴单K1探头现场灵敏度调节，以双K1扫查轨腰时直通波的80%再增益20dB，做为轨腰探伤灵敏度。

⑵双K1现场灵敏度调节法a、轨头：轨头对穿波80%波高增益20dB，做为轨头探伤灵敏度b、轨底：轨底对穿波80%波高增益20dB，做为轨底探伤灵敏度。

c、轨腰：轨腰双K1对穿波80%波高增益26dB，做为轨腰探伤灵敏度。

焊缝探测中常见问题因为TB/T2658.21-2007标准已经对焊缝扫查操作做了详尽规范，我们不做赘述，只对扫查中几种常见波形做一探讨。

接触焊和气压焊一，轨腰扫查（不含轨腰K型扫查法）双K1串列式扫查常见问题：（一）荧光屏上回波不在直通波出波位置。

方法一：扫差架零点对准焊缝中心扫查，出波在直通波位置之后是焊筋轮廓波，如果在轮廓波前直通波位置出波，二波并存，可以确定焊缝内部有缺陷，此种情况多发生在接触焊、气压焊推凸残余边对侧轨面扫查时。

方法二：轨腰出波，可察看数字探伤仪上部显示的声程、水平和深度提示信息，用钢板尺按轨面上水平提示信息量取前探头入射点到焊缝的投影点，把回波显示位置在轨面上标记出来作为扫差架零点，再用相同办法在对侧轨面扫查，如果出波位置相同，轨面上水平投影点重合，说明被探焊缝存在垂直于探测面的面积状缺陷。

（二）双K1串列式探测焊缝时轨腰一侧出波，一侧不出波，可将探头位置左右位移，看是否存在轨腰单侧垂裂等缺陷，或根据数字探伤仪显示的深度数值，将单K2.5探头探测范围设置为100㎜～150㎜，放在轨腰侧面相同深度对焊缝进行探测，判断焊缝中是否存在不垂直于探测面的片状缺陷；也可用直探头从轨面探测，如有倾斜伤损直探头失底波。

也可使用大晶片单K1探头（例如13×13mm、14×14mm，配置长度为300mm钢尺）探测轨腰，对斜裂等伤损的检出效果较好，如伤损靠轨腰上部，单K2.5大晶片探头也可有效检测。

（三）接触焊、气压焊焊缝轨腰棱边处出波，如何判断有无伤损：焊缝轨腰出波刻度不在直达波位置，将双K1探头及扫查架前后平行移动，找出最强波并置于直达波位置，看扫查架零点所对映的部位是否为焊缝推凸残留棱边一侧，在零点处轨面上做出标记，用直尺在标记处下方测量出疑似伤波深度所对应位置，通过手指沾油敲打出波位置看波幅是否随之跳跃，观察判断棱边处是否存在伤损。

也可用双K1探头从焊缝另一侧扫查，扫查架零点和标记点重合，如两侧出波刻度都在直达波位置，伤损就在标记点下轨腰棱边部位；两侧出波位置不一致，刻度在直达波后，回波显示部位在焊缝的两边，一般为非缺陷波；出波位置虽未重合，但相差不大都在焊缝范围内，可用单探头在轨面或轨腰进行验证，看是否为体积状缺陷。

二、轨头和轨底扫查接触焊、气压焊轨头和轨底扫查以K2.5探头为主，双K1为辅（探伤方法同轨腰）接触焊、气压焊轨头轨底单探头扫查相对于铝热焊比较简单一些，这两种焊缝残留缝筋台阶较小。

目前我国铁路以接触焊居多，非缺陷回波以推凸残余台阶波为主，要注意轨底边片状缺陷和轨底三角区的缺陷。

铝热焊铝热焊焊缝晶粒较粗，伤损以体积状居多，所以在探头选择上以单探头为主，双探头辅助探伤。

铝热焊中常见的缺陷有夹渣、气孔、夹砂、缩孔、疏松、未焊透和裂纹等。

裂纹等平面状缺陷虽然在铝热焊焊缝伤损中所占比例不多，但危害却是最严重的。

发现裂纹等平面状缺陷最有效的探伤方法是双K1探头的K型探伤法、串列探伤法和双K2.5探头轨底面的交叉探伤法，所以不可片面强调单斜K2.5探头的作用而忽略了双探头。

1.轨头探伤铝热焊轨头使用双K1探头K型扫查法检测，根据探头晶片的尺寸不同，探测区域划分也有所不同。

一般来说，小晶片探头（如9m m×9mm、10mm×10mm等），可在轨头侧面分上、中、下三层扫查，定位定量比较准确；大晶片探头（如13mm×13mm、14mm×14mm等）在轨头侧面分上下二层扫查即可，找伤能力强，杂波少，节省时间效率较高。

双K1探头定位定量可根据扫查架刻度和仪器显示数据确定，但深度和高度准确性不高。