第7章钢轨超声波探伤

D点；
（3）确定核伤中心在钢轨纵向位置（0点）。 用直尺确定B点到C点的中心O1点（核伤顶端在 轨面的位置）和A点到D点的中心O2点（核伤底 端在轨面的位置），取O1到O2的中心O点，即为 核伤中心在钢轨纵向的位置。如果在ABCD四点 中，A点到B点的距离与C点到D点的距离相同，
则说明核伤垂直于轨面， O1、O2两点是重合的
2. 第一螺孔和轨端探测 在钢轨端面、轨面状态和螺孔位置正常的情况
下，由于钢轨端面对超声波的反射作用，前后
37°探头探测范围与在第二、三螺孔上有所不 同。前37°探头能探本侧第一螺孔除I象限以外 裂纹、轨端上的裂纹和迎端轨第一螺孔II象限 裂纹,而后37°探头探测范围刚好弥补前37°探
头的不足。
三、37度螺孔裂纹探测波形显示 1. 裂纹波显示规律 螺孔向下斜裂纹： 前37°探头遇到IV象限向下斜裂纹，因为裂纹在 螺孔中心下方，反射面比螺孔声程更远，所以在 5.0以后先显示螺孔向下裂纹波，裂纹波消失后，
二、螺孔裂纹探测范围
1. 第二、三螺孔探测
将螺孔划成四个象限，各象限都有可能产生螺孔裂纹。按其 声束方向，前37°探头能发现II、IV象限的斜裂纹及I、IV
象限的水平裂纹；后37°探头能发现I、III象限斜裂纹及II
、III象限的水平裂纹。从图中可知，通过两个探头两个方 向的探测，能基本解决第二、三螺孔各个方向裂纹的检出。
范围包括了一次波束的扫查范围。
二次波
二次波
二次波
二、轨端回波显示
2
主视图 左视图 俯视图
1
0
9.2 探头在0
5.0
9.2
4.8 5.0 探头接近1
4.6 4.8 探头过1
1.0 4.6 探头在1－2
探头在0－1
当70°探头入射点距轨端（60轨）216mm左右，荧 光屏刻度9.2左右，将显示轨端顶角反射波；随着 探头向轨端移动，由位置0移至位置1，回波刻度由
2. 正确区分假象回波 （1）颚部锈蚀波：70°探头遇到轨头颚部锈蚀时，
会出现间断而短促的报警声，在示波屏上一、二次
交替处，显示没有移动的跳跃波，此时可适当降低 增益，使跳跃波得到扼制。 （2）螺孔反射波：当探测遇到轨面宽度不一，曲线 磨耗严重、马鞍形接头或探头的偏角和位置不当时
，在示波屏二次波范围内将显示螺孔反射波，可通
回波。
在以轨端断面为基准调节70°探头探伤灵敏度时切 勿将二次波起始时的顶角多方位反射回波当作杂波 处理，也不能过高要求一次波位移到0刻度，这样 会导致探伤灵敏度过低或过高，不利于钢轨探伤。
三、探测范围
同时用两个 70°探头，一个检查轨头内侧，另一个检查 轨头外侧，由于探头偏角的因素，在轨头中下部仍存在一 个“盲区”。 GT-2 型钢轨探伤仪增加 2 个直打 70°探头探 测轨头中下部以防核伤漏检。
伤。因此，对70°探头的回波信号应有一个正确鉴
别和判断的过程。
1. 伤波的显示 70°探头检测轨头伤损的一般显示规律：
（1）伤波显示在一、二次波交替范围，表面轨头 下颚有伤，但在焊缝部位，应注意区分焊筋轮廓 波 ； （2）伤波显示在二次波范围，表明轨头内外测上 角或近表面有伤，应注意区分表层剥离掉块和鱼 鳞伤； （3）既有一次波，又有二次波，表明轨头内有较 大核伤，伤损位于一、二次重叠扫查区； （4）如果伤波显示近似与轨端断面回波，表明核 伤直径已经很大。
面状态不良外，一般为探伤灵敏度偏低，应及时进行
修正。
（ 4 ）探头入射点移至距轨端 10mm 左右，超 声波经过轨端端面反射至一孔，在荧光屏刻度
4.3 左右显示不完整螺孔波（下图 探头位置 4
），又称倒打螺孔波。该螺孔波与正常螺孔波 不同是受一孔至轨端距离的影响。
（5）当探头入射点刚过轨缝进入另一根轨面时
示连续、短促、重复的回波。
（7）表面擦伤波：若擦伤较浅，在靠近基线刻度 附近显示不规则跳跃波和短回波，若擦伤有一定深 度，则显示在二次波范围内，应仔细探测校正。
五、70°探头注意事项 1.重视现场探伤灵敏度调节与修正；
2.防止接头1m区域核伤的漏检；
3.根据核伤存在规律综合判伤； 4.重视倾斜性核伤的检测； 5.注意探头位置和偏角的检查； 6.重视薄弱处所的检查和校对。
轨道铺筑与探伤检测
第七章 钢轨超声波探伤
第一节 70°探头的探伤
一、一二次波的概念 70°探头采用横波在钢轨轨头内
进行反射式探伤，主要探测轨头
核伤和钢轨焊接接头头部的夹碴
主视图 左视图 俯视图
、气孔和裂纹等。为了一次性检 查较大范围轨头伤损，采用探头 在轨面与钢轨纵向呈一定的偏角
（20°），使入射钢轨中的横波
经轨头下颚二次反射来扩大扫查 范围。
一次波——探头发射的超声波在未被轨头下 颚反射之前，即由伤损（缺陷）或轨端断面 反射的回波。一次波能探测的范围不到轨头
总面积的30%。
一次波
一次波
一次波
二次波——超声波经轨头下颚反射后继续前 进，在尚未被轨顶面反射之前，而由伤损或 轨端断面反射的回波。二次波能探测的范围 约占轨头总面积的60%，二次波束扫查的
70度实测的探测范围示意图
四、70°探头回波信号判断 70°探头属于反射式探伤法，如果无伤损存在，
一般均无显示回波信号（轨端断面波除外）。当遇
到伤损时，根据回波显示和示波屏上深程、水平、 垂直刻度读数可确定伤损所在的位置，并初步判定 其大小。在实际探伤中，由于轨头的复杂情况或仪 器灵敏度调节问题，也会产生假信号，干扰正常判
根据钢轨受力特点，应特别重视有缝接头、焊缝、
曲线上股、大坡道、变坡点和道岔基本轨、鱼鳞伤 地段的检查。
六、核伤定位定量 钢轨核伤除判定伤损性质外，还应通过校对
确定它的位置、大小和深度，以便决定对钢轨
的处理。
四点定位法
基线定位法 校对方法 半波高度定位法 试块对比法
1. 四点定位法 四点法适合于仪器探测范围调节精度不高、核伤 两边都有回波的情况。它是根据探头折射角与缺 陷间形成的三角函数关系，来确定核伤位置和大 小的方法。
9.2向5.0移动，这时二次波由轨端顶角向轨颚方向
移动，同时，在荧光屏刻度4.8处显示轨颚端角波， 探头位置距轨端108mm左右，继续前移，二次回波 波幅下降，一次回波波幅上升，并随着探头从位置 1移向位置2，一次回波由刻度4.6向1.0处移动。
上述是70°探头发射方向和探头移动方向相同的显
示过程（即探头向前发射）。由于钢轨探伤仪上还 装有向后发射的70°探头，因此该探头轨端断面回 波显示正好与上述过程相反，回波从刻度值小向刻 度值大的方向移动，先显示一次回波，再显示二次
1. 螺孔回波
37°探头探伤扫查中，距离螺孔中心77mm左右 ，仪器荧光屏刻度4.0左右出现螺孔回波。为
检查出螺孔不同象限的裂纹，钢轨探伤仪均配
置两只37°探头，一个朝仪器推行前方发射的 称为前37°探头，另一个朝仪器推行后方发射 的称为后37°探头。由于两个探头声束方向不 同，螺孔波显示移动过程正好相反,前37°探
60Kg/m 轨下颏的斜度大，反射波的途径有所不
同，因此，显示回波有一定差异。
（3）探头入射点移至轨端约 35mm左右时，在荧光
屏刻度 2.5左右显示轨端颏部反射波 ( 下图 探头位置 3) 。它是由轨端面和轨颏面形成的端角 ,37°探头扩 散声束在端角上的反射。正常探测条件下，每个钢轨 接头该回波都会显示，且波幅强，如果无显示，除轨
过调节探头横向位置，使螺孔反射波消失。
（3）夹板卡损波：探头距离夹板80~90mm左右时
，仪器报警，在示波屏一、二次波交替处显示回
波，波幅稳定，这是夹板卡损引起的回波，可通 过调节探头横向位置进行判断。 （4）剥落掉块波：轨头侧面飞边或曲线内侧剥 落掉块也会引起超声波的反射，对这种异常反应
要仔细校对，防止凹凸不平水平裂纹下暗藏的核
头螺孔波从荧光屏大刻度向小刻度移动,后
37°探头螺孔波从小刻度向大刻度移动。
前37°探头一般是单探头,后37°
探头是组合探头（内有一个0°探 头），受探头结构的影响，从探 头外壳上看，后37°探头的入射 点比前37°探头后移约10mm，在
观察螺孔波与探头位置对应关系
时，前后37°探头中心离螺孔中
正常螺孔检测回波示意图
，在荧光屏刻度约 3.9 左右显示半个螺孔波 ( 上图
探头位置5),它和倒打螺孔波一样都属于不完整螺 孔波,都是受一孔至轨端的距离影响，不能满足一 个完整螺孔波显示的探测距离，只能显示螺孔波 一部分。当遇有高低接头、压塌或是擦伤（掉块
）接头时，轨缝二端的不完整螺孔波很难显示，
若使用螺孔反报警门，则一孔向二孔向上裂纹不 会产生报警，容易导致漏检，因而需要加以重视 。
在5.0以前显示螺孔波，伤波位移长短与裂纹长度
有一定的对应关系，一般为裂纹越长，显示裂纹 波的起点刻度值越大、回波位移越长。
，因此核伤中心在钢轨纵向位置，可直接读取 B点到C点的中心O1点；
（4）确定核伤顶端离轨面深度（h1）。 根据三
角函数关系，可得h1=0.19BC。 （5）确定核伤垂直高度（h2）。 根据三角函数 关系，可得h2=0.19（AB+CD）。 （6）确定核伤横向宽度和距侧边距离。核伤在 轨头内的横向宽度一般采用延伸法测定，测定时 将探头置于起、落波中点或回波幅值最大的位置 G点，然后横向移动探头位置，分别标出回波刚 好跃落时探头前沿中心对应钢轨处的E、F两点位 置，则E点距轨头侧边的距离即为核伤距侧边的 距离。EF间的距离为核伤横向宽度。
37°探一螺孔时，一般 在荧光屏刻度4.0左右显示完整的第一螺孔回波
（上图 探头位置1）。
（2 ）探头入射点移至距轨端约 100mm 处，在 荧光屏刻度8.0左右有时会显示轨头顶角波（上 图 探头位置 2），该回波是由轨颏和轨面多次 反 射 至 端 角 上 产 生 的 回 波 ， 由 于 43Kg/m 、