铝热焊探伤技术总结

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1、随着列车运行速度的不断提高，轴重的不断增加，对线路设备也提出了更高要求，在这 种形势下，跨区间超长无缝线路在我段于1999 年下半年开始铺设，为满足现场铺设的需要， 除小型移动气压焊外，法铝焊也于当年开始使用，后来于2003 年又上马了德铝焊。在探伤过 程中由于存在铝热焊焊筋回波及断面形状的复杂，对伤损波形的识别有一定的干扰，所以它 的探伤难度较大。从99 年至今，我段已先后发生铝热焊断轨四次，究其原因：一是当时探伤 工艺还不完善，二是由于探伤工业务不精，在作业过程中执行探伤工艺不严。为保证钢轨的 绝对安全，必须不断学习和总结铝热焊缝全断面探伤的出波规律，提高业务技术和责任心， 方能保证探伤质

2、量。一探伤一般要求1. 对焊缝轨头和轨底顶面距焊缝中心分别为250mm和200mm的探测面进行备制，清除表面 铁锈、氧化皮及其他杂物，使其光洁度能达到探伤要求。2. 探头在探测面上的移动速度应小于100mm/s，相邻两次扫查应有一定重叠，重叠宽度不小 于扫查宽度的15%，使断面内能得到全面扫查。3. 为便于发现缺陷，探伤扫查时宜适当提高探伤灵敏度，但在判伤时应恢复到标准灵敏度。4. 探测范围为距焊缝中心50mm的区域。二.焊缝轨头的探伤扫查为使钢轨焊缝轨头得到全面扫查， K2.5 探头在轨顶面采用纵向平行扫查和偏角扫查两种 方式。1. 纵向平行扫查。 K2.5 斜探头置轨面上，平行于钢轨纵向作

3、前后扫查，扫查宽度要相互覆盖， 探头移动距离为距焊缝中心不少于250mm。2. 偏角扫查。由于轨头顶面作用边呈圆弧状，探头耦合不良，不利于内外侧上角缺陷的检查。探头置轨面上，以外偏15角作纵向移动，距离不少于250mm,利用轨颏反射二次波来 检出内、外侧部位的缺陷。3. 回波显示。探测铝焊接头时，探头距焊缝中心 100mm 左右，在荧光屏 4.0 左右显示焊筋轮廓波，大致波位在3 .05.0，视灵敏度高低和焊筋形状差异，回波位置和位移会有所差别。4焊缝缺陷回波显示。轨头缺陷回波与六型仪器70探头回波相类似。当缺陷直径小于声束直径，且距轨颏较近时，伤波与焊筋波同时显示，此时出波位置可能比正常焊筋

4、回波提前或延长。当缺陷距轨颏部位较远时，伤波和轮廓波会交替显示。当缺陷直径大于声束宽度 时，缺陷会阻挡超声波的传播，荧光屏上只显示伤波。5轨头扫查注意事项。（1）注意回波分析。遇有焊筋轮廓波明显延长或重复显示时，应注意分辨，排除因焊筋轮廓不规则或下颏有焊碴等的影响后，多数存在缺陷。2） 注意焊筋轮廓波的干扰。除对侧焊筋波外，一般本侧焊筋波不会显示，即使有回波也 相当的短小，所以，当遇有水平距离在本侧焊筋位置的回波时，一定要采用眼看、尺量、手摸的方法进行鉴别。2003年10月22日津浦下行线K818+2#左股铝焊接头断轨就是此种情况。如图：该伤位于轨面下 42mm 处，正常情况下 K2.5 探头

5、探测应能发现，且有一定位移量，但 为什么漏检呢？主要是没严格执行探伤工艺，探头扫查距离不够造成。要想完整的对该伤损 进行扫查，其探头扫查距离本侧必须大于180m m,对侧必须大于140m m,当扫查距离小于上述要求但大于 85mm 时，不能对该伤形成完全扫查，当小于 85mm 时，仪器荧光屏上无伤损 回波显示。所以在作业中，我们一定要保证扫查距离的足够，当扫查远声程时可适当开高灵 敏度，以减少因声程增加而造成的灵敏度降低的影响。三 焊缝轨底的探伤扫查1探伤扫查为明确焊缝轨底各部分扫查，习惯上将轨底分成轨脚和三角区两部分，轨脚又可划分为六 个区。1） 轨脚扫查。由于轨脚本身具有一定坡度，扫查时应

6、根据不同区域而采用不同的偏角。扫查 1 区 时，探头抵住焊筋摆动后，再以外偏10 度角后移。2、3 区探测时探头可不偏斜，探头平 行于钢轨纵向进行扫查。4 区探测需外偏15 度角，5 区需外偏 8度，6区则采用平行钢轨 纵向的方法扫查。由于3、4 区交界处是变坡点，探头易耦合不良，探测此变坡点时，一 定要在 3 位内偏 8 度，在 4 位外偏 15 度对其扫查，以防变坡点下伤损的漏检。在扫查 1-3 区时，探头移动距离要保证三次波的探测。4-6 区要保证二次波的探测。三角区的探测采用双探头法，将探头呈30 度夹角摆动，而后逐步收小角度往后移 至离焊缝中心60mm处左右，将探头与轨腰平行继续后移

7、，距离应大于150mm。扫查 时应采用摆动法，有利于扩大轨底三角区的扫查范围，同时有利于对不同趋向伤损的 探测。2轨脚正常回波显示情况 由于焊筋断面形状复杂，在探伤中只有熟悉和掌握各种轮廓波的规律，才能在探伤中对 各种波形做到心中有数。（1）在扫查 1-3 区时，探头抵住焊筋，在水平刻度2.1 左右显示焊筋下轮廓波（一次波）；在探头入射点距焊缝中心约65mm左右，在水平刻度3.5左右显示焊筋上轮廓波（二次 波），后移过程中，在距焊缝缝中心80mm左右有时会出现水平刻度3.7左右的浇铸棒 台阶波，此波与上轮廓波有一同时显现过程。探头距焊缝中心约 90mm 左右，在水平 刻度4.7左右显示焊筋下轮

8、廓波（三次波）。由于1-3区较薄以及声束有一定面积， 焊 缝上下轮廓波有时会同时显示在时基线上，有起落交替现象。（2）在扫查4-6区时，探头入射点距焊缝中心约40mm左右（一次波），在水平刻度2.5左 右，显示焊筋下轮廓波；探头距焊缝中心约95mm左右（二次波），在水平刻度4.8显 示上轮廓波。（3）双探扫查轨底三角区时，探头入射点距焊缝中心约50mm左右（一次波），在水平刻度 3.0 左右显示焊筋下轮廓波。3缺陷回波规律（ 1） 焊缝内部缺陷显示 缺陷直径小于超声束宽度时，会出现缺陷波和焊筋轮廓波同时显示，且缺陷波显示于焊筋轮廓波之前。两波间隔越小，说明缺陷与对侧焊筋越近，反之，则缺陷靠近本

9、侧 焊筋。通过解剖伤损焊头，对于靠近焊筋底部边缘的小缺陷，在检查时，本侧探伤时， 荧光屏上会出现1.0-2.0左右的回波，对侧探伤时，会出现1.8-2.1左右的回波，波形移位 小（焊筋影响，探测距离不够造成），此波落下后紧跟着出现焊筋轮廓波（如图）。焊筋 中部的缺陷，一般在焊筋两侧都能探到，判伤相对简单。对侧探伤时波形本侧探伤时波形对于存在于焊筋中的大缺陷，超声束可能被缺陷完全阻隔，荧光屏上只显示缺陷波，所 以，在探伤过程中，如发现波形移位大或波峰高的波形，一定要采用眼看、尺量、手摸的方 法进行鉴别。（2）热影响区范围内的缺陷波形显示 由于铝热焊的强度只有母材的70%，且在焊筋处断面形状较母材

10、有较大变化，容易造成 应力集中，我段已先后发现4 处在母材与焊筋交界处的疲劳伤损，所以我们一定要加强对热 影响区的疲劳伤损的探伤检查。由于受焊筋的影响，热影响区内的伤损，主要靠本侧探伤进行检查，对存在于轨脚底部 的伤损，用一次波进行探测，存在于轨脚上部的伤损，用二次波进行探测。如图存在于焊筋边缘热影响区范围内的小伤损，由于离焊筋近，从对侧探伤时与焊筋波不易 区分。但从本侧探伤时，一般都有良好的波形显示。当伤损 2 较小时，从对侧用二次波探易 与焊筋波混淆，本侧探测时，由于斜探头一般都有 12mm 以上的前沿长度，所以用一次波探 不能对其进行完整的扫查，只有用二次波来探测。四 直探头的探测直探头

11、的探伤灵敏度应在现场钢轨上进行测定，取两侧衰减大者为基准，一次底波波高80%再释放22db做为探伤灵敏度。如出现一次底波不足100%或在底波前有其他回波，应综合 探头位置，焊筋底部情况判定。直探的定位：直探头的定位可利用斜探头的基线进行定位。荧光屏上每小格代表横波声程：2.5/sin（arctg2.5）=2.7（mm）荧光屏上每小格代表纵波声程：X=5950X2.7/3230=4.97（mm）由于直探头保护膜与斜探头斜楔的声程不同，故两者存在零位误差。零位误差的测试方法：直探头置CSK-IA试块上，使厚100mm的二次底波显示，且波幅大于50%，读出B与B2，则AB=B2-2B1，一般有0.2

12、小格的误差。直探头的定位方法：缺陷回波刻度值加零位误差值再乘以4.97即得出缺陷距离轨面的深度。 五假象波的识别（1）焊筋轮廓波焊筋轮廓波出波有一定的规律，我们只有熟悉和掌握规律才能很好的区分。还有就是仪 器的时基线一定要校准，否则在定位时易出现误差从而导致误判或漏检。（2）焊渣波焊渣波一般回波移位小，波幅低，可通过定位、手摸或打磨消除。（3）表面波由于 K2.5 斜探头的折射角较大，探头会激励出部分表面波在工件表面传播，影响探伤。 当表面存在台阶等不良状态时，易出现表面波回波。可采用尺量、手摸的方法鉴别。（4）油层回波轨脚探伤时易出现，油层波波幅不稳，时有时无，可用手摸的方法鉴别。（5）位移不动波探测面不平整，耦合条件差时，由于探头底部悬空而出现波幅宽大的油层回波，波位在1.0 左右，此波没有移位。综上所述，我们在探伤作业过程中，一定要熟悉并掌握各种焊筋轮廓波以及假象波，严 格探伤工艺，所用斜探头一定要经过严格的前沿长度、折射角、灵敏度的测试；仪器的时基 线标定要准确；扫查手法、偏角、范围、距离一定要正确；探头在探测面上移动时，压力要 均匀，耦合要良好，采用眼看、尺量、手摸相结合的方法，鉴别各种假象波，同时要重视热 影响区疲劳伤损的探测。