地铁钢轨超声波探伤的研究

陈廷良

贵阳市城市轨道交通集团有限公司，贵州省贵阳市 550081

摘要：地铁钢轨超声波的检测，是提高钢轨适应寿命的重要内容。本文以地铁钢轨超声波探伤技术为主要研究对象，应用超声波技术进行地铁钢轨的质量检测，结合本人多年从事地铁钢轨探伤工作的从业经验，提出一系列行之有效的检测技巧和应用办法，助力从事地铁钢轨探伤技术人员，给予力所能及的帮助和支持。仅供参考。

关键词：地铁运输；伤损检查；超声波；无损检测

引言：随着我国城市交通体系的建设和发展，地铁运输成为众多城市交交通体系的发展目标，特别是在一线城市当中，地铁成为影响城市交通运输能力的重要方式。钢轨作为地铁运输的重要组成部分，其钢轨探伤的检测工作会直接或者间接影响地铁的安全性和保障性，需要进一步提高重视意识，钢轨探伤是线路维修的重要内容之一，确保地铁行车安全的重要手段之一。

1. 地铁钢轨超声波探伤检测的必要性

地铁运输中，钢轨作为地铁车辆运输线路的重要基础，其质量问题会影响到车辆的通行安全，而现代地铁运输的建设，需要投入大量的钢轨进行施工，并且采用焊缝的形式进行焊接，长年累月的运行和使用必然会对钢轨外表及内部造成不同程度的损伤，会导致钢轨的焊接位置出现缺陷等问题，甚至在不同外力作用下，钢轨焊接处存在一定的重伤缺陷，降低了钢轨了承载能力及使用寿命，会加大地铁行车的安全运行风险。由此可见，开展地铁超声波钢轨检测，是地铁运输的发展趋势，需要得到一系列强化和梳理，需要确保钢轨焊接头的探伤检测工作的实施和应用。目前，超声波探伤无损检测技术，是地铁钢轨焊缝接头质量检测的主要举措，能够在无障碍环境中实现对应的检测目标。

2. 超声波探伤技术的技术标准和技术优势

1. 超声波探伤技术的技术标准

超声波探伤技术的技术标准，需要保障探伤工作实施的有效性，同时需要采用单探头以及多探头等多种模式进行质量检测，需要确保在钢轨焊接接头40厘米的范围内，没有任何其他的钻孔或者设备，保障超声波探伤探测工作实施的科学性。针对超声波的探伤检查工作，需要控制焊接区域的环境温度在40摄氏度以内，并且确保探伤表面没有任何的锈蚀问题，需要保障钢轨外部状态的完整性。在钢轨的两端以及轨道底部，需要打磨到轨道的原始高度，从而保障超声波探伤工作的合理性。当探伤轨道的外表面存在腐蚀或者油污问题，需要对探伤焊缝的探测测范围控制在焊接中心20厘米范围内，并且以分段式的检测模式进行质量检测。

2. 超声波探伤技术的技术优势

超声波探伤检测技术，能够满足钢轨线路的绝大多数环境要求，特别是对于钢轨的检测速度、检测成效具有极为显著的优势和特点。例如，在夜间地铁停运后，能够实现对所有钢轨覆盖区域的独立式检测，能够提高钢轨的检测作业效率，特别是应用扫查架的方式，能够实现探伤检测一体化运作，实现快速的检测目标。随着现代科学技术的发展，钢轨无痕探伤检测技术，已经成功应用到多个检测领域，能够进一步提高钢轨轨道的质量和安全，特别是对于新建钢轨，其焊缝需要进行必要的打磨和养护，需要保持对应的建设标准，应用焊缝超声波扫查架检测技术，能够及时准确发现对应的问题和影响，能够减少材料细微伤口带来的影响，能够进一步保障钢轨的运行质量。

3. 70°探头探伤技术的应用

（一）工作人员的技能水平标准

作为地铁运输行业钢轨检测的探伤人员，需要对超声波设备以及各项检测方案进行掌握和理解，了解检测工作主要内容，同时对应的人员需要具备国家相关部门颁发的检测证明，能够符合钢轨检测工作的基本需求，同时需要熟练掌握钢轨检测的内容和参数，能够在最短时间内完成对应的检测工作。例如，钢轨超声波探伤检测工作明确对应的工作任务量，需要在固定时间内完成对应的检测，并且还要确保检测工作的有效性和合理性，能够提升地铁工程的建设质量。目前，地铁工程中，工作人员的技能水平会直接或者间接影响检测工作的开展，需要在检测工作开始前，定期对探伤人员进行技术培训以及技术交流，不断更新探伤方法、手段是我们应该注意的。如采用双谈头法，引进探头架，减少探伤盲区。

（二）超声波设备的调试和应用

超声波设备的主要探头以及各项仪器，需要满足行业检测的标准，能够实现相应的检测目标，特别是在检测工作开展前，需要对大量设备进行性能参数的调试和分析。通常，超声波探伤仪器需要满足JB/T10061的要求，其设备系数中的衰减系数需要控制在80db范围内，并且工作频率需要保持12db的基本频率，将误差控制在1db范围内。放大器的功率在1MHz到8Hz之间，灵敏度控制在45db以上，动态范围控制在25db以上，垂直线性误差控制在4%左右。

基于超声波探头的参数需求，需要在测试过程中注意以下几个问题。其一，探伤测试过程中不能够出现波形抖动以及无双峰问题，需要确保探头前端的长度满足基本的设计需求。其二，焊接缝以及铝热焊缝的探伤检测过程中需要控制设备功率大于2.4MHz，并且气压焊缝以及新焊缝对应的功率需要大于3MHz，回波频率需要控制对应的误差低于10%。其三，折射角需要保持在37°到45度°的范围内，需要控制折射角误差低于1.5°，当折射角超过60°时，需要控制误差在2°范围内。通过对各项参数的有效控制减少或者降低检测问题的发生，提高检测工作的精准性。

3. 70°探头的方法的

随着我国地铁运输的创新发展，地铁线路的增加，必然会增加对应的轨道数量，因而导致钢轨检测工作任务繁重。70°探头技术的应用，结合超声波内外70°探头及直70°探头检测技术，能够发挥出最大的功效和价值。一方面，偏角扫查为了一次性检查较大范围轨头内、外侧伤损，采用70°探头置轨面与钢轨纵向呈一定的偏角扫查，使入射钢轨中的横波经轨颚反射来扩大扫查范围，一次波 探头发射的超声波在未被轨头下颚反射之前，由伤损或轨端断面反射的回波，二次波 超声波经轨头下颚反射后，尚未被轨顶面反射之前，由伤损或轨端断面反射的回波。另一方面，无偏角扫查为了有效检测轨头中心区域的横向裂纹，采用70°探头置轨面中心声束方向与钢轨纵向平等扫查，使入射钢轨中的声波向轨头三角区传播，钢轨探伤仪为提高二次波探伤灵敏度，接70°探头的通道，接收电路中采取远距离补偿方式，加上二次波是经轨颚反射，受声束扩散、轨头侧面和顶面的影响，二次波在轨头内的反射较复杂，呈多支波交替显示现象；另外，为防止近区杂波而产生频繁报警，在接收电路中又采取近区抑制方式，使一次回波移不到0刻度。这些均属于正常现象，切勿为追求一次回波位移到0刻度或二次回波单支波显示，而采取提高或降低探伤灵敏度，这样不利于钢轨探伤有。探伤时应注意应防止接头1m区域核伤的漏检，钢轨接缝两端各1m区域是核伤的多发处，应加强该区域核伤检查。应经常检查探头的位置和偏角。对于同样大小的核伤，探头的偏角与报警长度有直接关系，偏角过大会影响核伤的检测，应重视薄弱处所的检查和校对。应注意小腰内侧、曲线上股、坡道变坡点和道岔基本轨竖切部位的检查。

结论：综上所述，地铁运输行业超声波探伤检测技术，最为广泛使用。随着地铁线网的不断扩张线网里程、范围越来越大加强交流、提高探伤人员的操作水平。对于地铁追求的安全、绿色、舒适、便捷。提供了有力的保障。

参考文献：

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[2]刘永章.铁路钢轨焊缝超声波探伤技术及便携式检测仪器分析[J].中华建设,2021,5(02):104-105.