Page 41 - 无损检测2021年第四期

李 培, 等:

钢轨探伤车对钢轨焊缝缺陷的检测能力

度降低, 从而在 B 显图形中出现 0° 底波消失和轨头 和缺陷图形。另外, 在高速检测时不能通过视觉及

70° 杂散杂波( 见图 3 ); ④ 高速检测时, 探伤车超声 时观察到焊筋宽度, 在 B 显图中也不易分辨缺陷图

[ 4 ] , 30 mm 宽的焊缝仅能被扫
扫查间距为 5.6 mm 形和焊筋图形。
查5~8 次, 焊缝B 显图不清晰, 不易分辨焊缝结构
2 试验过程
2.1 人工模拟焊缝缺陷标定试验

钢轨探伤车标定线由 10 根 25 m 长的钢轨连
续铺设而成, 每根钢轨上布置了不同类型的人工缺
陷。为了研究钢轨探伤车对焊缝的检测能力, 新设

计了 1 根人工模拟焊缝缺陷轨道。轨道长 25m , 由
3 段短轨通过铝热焊焊接在一起, 焊缝上加工了 3
个人工模拟缺陷, 缺陷布置如图 4 所示, 缺陷规格及
图 3 铝热焊焊缝 0° 底波消失 B 显图
探头类型如表 2 所示。

图 4 钢轨上的人工模拟焊缝缺陷布置示意
表 2 人工模拟焊缝缺陷规格及检测探头类型 缺陷的检出次数和检出率如表 3 所示。

缺陷规格 / 钢轨探伤车 由表 3 可知, 在钢轨探伤车检测工艺能够覆盖
缺陷位置
mm 探头类型 焊缝的有效检测区域内, 3 处人工模拟焊缝缺陷的

焊缝轨头 横通孔 ϕ 5 , 距踏面 18 直 70° , 斜 70° 平均检出率为 97.2% 。检测速度为 40km · h ~

-1

焊缝轨腰 横通孔 ϕ 5 , 距轨底面 79 0° , 37.5° 75km · h 时, 钢轨探伤车对焊缝轨头、 轨腰

-1
ϕ 5mm
焊缝轨颚 横通孔 ϕ 3 , 距轨底面 120 0° , 37.5° 横通孔 当 量 的 体 积 型 人 工 缺 陷 的 检 出 率 可 达 到

钢轨探伤车对人工模拟焊缝缺陷轨道进行检测 100% 。 焊缝轨头、 轨腰的体积型缺陷的超声波B 显
标定试验, 以 40 , 50 , 60 , 70 , 75km · h 的速度各标 图与钢轨母材缺陷的类似( 见图 5 , 6 )。检测速度低

-1

-1
定 6 次, 统计各缺陷的检出率。 于 60km · h 时, 焊缝轨颚 ϕ 3mm 横通孔当量的
2.2 已有线路的焊缝缺陷检测 体积型缺陷的检出率为 100% , 随着车速的增加而
钢轨探伤车在某铁路线路执行周期性检测任务 出现了漏检, 其体积型缺陷 B 显图如图 7 所示。漏

时, 检测人员跟踪了钢轨探伤车检出的焊缝缺陷, 分 检的原因有: ① 探伤车采用变距式发射模式 [ 4 ] , 扫
析了已有线路焊缝缺陷的特点。 查间距随车速的增加而增大, 造成高速检测时缺陷
对波的反射次数减少; ② 与轨头、 轨腰的人工缺陷

3 试验结果
尺寸相比, 焊缝轨颚处人工模拟缺陷的尺寸小, 反射

3.1 人工模拟焊缝缺陷检出统计及分析 当量面积小; ③ 轨颚焊筋图形与缺陷图形叠加、 重
钢轨探伤车在不同标定速度下对 3 处人工焊缝 合, 影响判断。
表 3 人工模拟焊缝缺陷检出次数和检出率 %

标定速度 / 焊缝轨头横通孔( 直径 5mm ) 焊缝轨腰横通孔( 直径 5mm ) 焊缝轨颚横通孔( 直径 3mm )
单次检出率
-1
( km · h ) 检出次数 检出率 检出次数 检出率 检出次数 检出率
40 12 100 12 100 12 100 100
50 12 100 12 100 12 100 100
60 12 100 12 100 12 100 100
70 12 100 12 100 10 83.3 94.4
75 12 100 12 100 9 75.0 91.7

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2021 年 第 43 卷 第 4 期
无损检测