鋼軌新制及在役焊縫探傷技法

劉 萬 勝

(太原鐵路局太原南工務段，山西 晉中 030600)

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鋼軌新制及在役焊縫探傷技法

劉 萬 勝

(太原鐵路局太原南工務段，山西 晉中 030600)

介紹了鋼軌新焊焊縫與在役焊縫全斷面探傷的重點，從串列式掃查、軌頭K型掃查、焊縫軌底K型掃查等方面，闡述了新焊焊縫雙探頭探傷的技法，并總結了在役焊縫雙探頭探傷的要點，有利于提高焊縫探傷的水平。

鋼軌，焊縫，探傷方法，探頭

隨著我國路網干線的全面提速，以及無縫高速重載鐵路的全面發展，對鋼軌焊接接頭質量提出了新的更高的要求。鋼軌接頭質量狀態的好壞直接影響著鐵路運輸生產和行車安全，因此使用專用儀器對新焊和在役焊縫進行長期有效的探傷監控，掌握焊縫探傷技術、提高焊縫檢測能力也是保證鐵路行車安全的有效手段。

焊縫全斷面探傷包括新焊焊縫全斷面探傷和在役焊縫全斷面探傷。新焊焊縫全斷面探傷主要發現：材質缺陷、焊接缺陷和加工缺陷；在役焊縫探傷主要發現疲勞缺陷，即新焊焊縫探傷中沒有發現的缺陷和使用過程中發展出來的缺陷。

1 新焊焊縫全斷面探傷

1.1 新焊焊縫全斷面探傷的重點

焊縫的第一次全斷面探傷最為重要，有許多缺陷如果第一次全斷面探傷沒有發現，在大多時候不會再有第二次機會，尤其是在重載線路，若焊縫中存在焊接、打磨不當形成的缺陷，其傷損發展非常快，一般不會超過一個月(灰、光斑除外)，發展快的不超過一周。如大秦重車線207 km+178 m左股，廠焊接頭軌底存在焊接缺陷，2011年4月鋪設，當時未進行焊縫全斷面探傷，5月4日母材儀器發現加固后，于5月12日拉開，見圖1；大秦重車線250 km+104 m左股，現場氣壓焊接頭，軌頭存在焊接缺陷，2011年4月焊接，焊接完成后進行焊縫全斷面探傷，未發現異常，4月25日母材儀器發現時，裂紋已貫通軌頭，見圖2。因此焊縫第一次全斷面探傷一定要認真仔細，嚴格按照探傷工藝進行。

新焊焊縫全斷面探傷的重點是“熔合線”，探傷中一定要找到真正的焊接熔合線。廠焊、氣壓焊屬于鍛造焊，其熔合線寬度只有零點幾毫米，見圖3；鋁熱焊屬于鑄造焊，有兩條熔合線存在于兩側焊筋的邊緣，也最容易產生面積狀缺陷。兩線之間是填充物，且多為體積狀缺陷，見圖4。面積狀缺陷大多存在于“熔合線”上，因此“熔合線”部位才是我們第一次探傷的重點。

1.2 新焊焊縫探傷前的手工檢查

探傷前，應首先對所要探測的對象進行外觀的檢查，觀察軌面有無線紋，下頦軌墻有無明顯壓痕、碰痕、劃傷，是否有在焊接和打磨過程中傷及到母材的情況等。對軌底觀察要認真全面看其有無坑洼、塌陷、燒傷、電擊傷等。圖5，圖6中這些缺陷通過手工檢查均能發現。

1.3 新焊焊縫雙探頭探傷的要點

焊縫全斷面探傷有雙探頭法和單探頭法。雙探頭法主要發現面積狀缺陷，單探頭法主要發現體積狀和靠近界面或探測面的面積狀缺陷。焊縫全斷面探傷可參考TB/T 2658.21—2007鋼軌焊縫探傷作業進行；雙探頭探測時，應考慮主聲束的掃查范圍及焊縫中容易產生面積狀缺陷的部位，從而采取針對性的探測。

1.3.1 串列式掃查

串列式掃查在探測廠焊或氣壓焊時其指針要對準“熔合線”。鋁熱焊有兩個“熔合線”，因此在對鋁熱焊進行串列式掃查時，要對焊縫兩側分別進行掃查，探測架如圖7所示放置，可避免焊棱的干擾。可以說在探測中有波就有傷。

1.3.2 軌頭K型掃查

軌頭K型掃查目前沒有較好的掃查裝置，大多是憑操作者的經驗和手法。新焊焊縫全斷面探傷，進行軌頭K型掃查，可有效發現軌頭中大而平的缺陷，尤其是灰斑、光斑及未焊合等缺陷。這些缺陷透聲性比較好，返回的能量弱，單探頭很難探測，非常容易造成漏檢。串列掃查由于聲程較遠衰減大，回波非常低很難進行傷損判斷。圖8是大秦重車線一處現場氣壓焊，光斑灌滿整個軌頭，焊縫探傷及母材儀器探傷(檢查過多遍)均未發現，最終造成折斷。焊縫探傷軌頭K型掃查，不存在焊棱的干擾，可以認為有波就有傷，即使是回波很低，也可以判傷。

1.3.3 焊縫軌底K型掃查

軌底K型掃查:1)手持雙K1槽型探頭，對焊縫進行掃查，其單側掃查范圍如圖9所示陰影區。且沒有有效的掃查裝置，只有靠操作人員的經驗和手法，探測時左右兩只探頭前后等速移動，注意探頭的耦合，出現回波比較容易判定。為減少探測盲區，有條件應從焊縫兩側分別探測(有些焊縫附近有立螺栓，只能從一面探測)。同時加強單探頭對軌底的探測。2)6晶片的矩陣探頭對軌底進行分區掃查，矩陣探頭位置固定，只有距探頭前沿8 mm～14 mm范圍，反射的回波較強，超出此范圍，其反射回波會明顯下降，如圖10所示陰影區。我們曾做過這樣一個試驗：用矩陣探頭探測GHT-1試塊A端5號平底孔，探頭前沿距該孔9 mm，探頭耦合良好，此時得到該孔最佳回波。調整衰減器使該孔反射回波達滿屏100%。在保證探頭耦合良好的情況下，兩探頭同時向后移動，當后移10 mm時回波高度降低6 dB；后移20 mm時回波高度降低10 dB。因此在探測氣壓、電阻焊縫時，探頭前沿應與焊棱邊緣對齊，鋁熱焊最好離開焊棱10 mm為宜，這樣才能對容易產生面積狀缺陷的“熔合線”部位進行掃查，如圖10所示。探測鋁熱焊時一定要兩面探測，同時加強單探頭的探測。

2 在役焊縫全斷面探傷

2.1 在役焊縫探傷的重點

焊縫第一次全斷面探傷，如果使用靈敏度適當，能切實按照焊縫全斷面探傷工藝認真探傷，且沒有發現任何缺陷，說明該焊縫合格，焊縫上出現傷損的可能性極低(鋁熱焊除外)，大秦重車線345.9 km～359.7 km區段鋼軌運量已超過22億t，但焊縫處幾乎沒有傷損，而且仍在使用。因此我們進行第二次、第三次……全斷面探傷時我們探傷的重點應放在焊筋邊緣上，此時出現的缺陷大多是加工缺陷，主要以推凸缺陷為主。圖11為大秦重車線205 km+5號廠焊接頭，鋪設日期為2011年4月，2011年12月母材儀器發現加固后于2012年8月9日拉開，其傷損源在焊筋邊緣，屬典型的推凸缺陷引起的軌底橫向裂紋；圖12為朔州工務段傷損焊縫，由于推刀在推凸過程中在母材處的劃痕引起的水平裂紋。

值得注意的是：用同一把推刀推出的焊道都有可能存在相同的缺陷，如侯馬北工務段侯馬北探傷車間運城探傷工區管內有20 km線路，許多廠焊接頭在軌底部位存在推凸缺陷，每年都有拉開。朔州工務段在連續300 m廠焊接頭中有8處接頭存在這種缺陷(見圖4)。因此最好對存在這種缺陷的地段，采取針對性探測。同時建議：廠焊焊接駐場人員切實負起責來，加強對焊縫外觀處理的檢查，遇有推凸、打磨等缺陷應馬上叫停立即處理，這種缺陷如不處理就是埋在線路上的重大隱患，發現不及時極易造成斷軌。

2.2 在役焊縫雙探頭探傷的要點

在役焊縫軌腰串列式掃查和軌頭K型掃查作用不大，因為在役焊縫中軌腰出現傷損大多會有一定傾角。母材儀器有6只70°探頭探測軌頭，可以把軌頭全覆蓋。在役焊縫探測主要是軌底，且傷損大多在堆瘤一側的焊棱邊緣。軌底兩側的缺陷，單探頭完全能探測到，重點是軌底三角區。

軌底三角區若存在推凸缺陷，在較短時間內發展成軌底橫向裂紋，其裂紋與鋼軌縱向相對垂直，母材儀器前后37°比較容易發現，判斷起來也比較容易。若傷損發展時間較長，裂紋就會與鋼軌縱向形成一定的夾角(夾角大于6°時)37°探頭就很難發現。因此軌底三角區橫向裂紋，最好的探傷方法是雙K1槽型探頭對軌底進行K型掃查，其方法是：兩探頭前沿對齊，同時向焊縫處移動，注意探頭耦合。出現回波后，進行定位，即由探頭入射點向前量1/2軌底寬的距離。定位在本側焊棱或焊縫中心可以判傷，若是對側焊棱，應從另一側反向進行校對。

用矩陣探頭探測時，鋁熱焊和新焊焊縫的探測方法基本相同。從焊縫兩側分別探測，探測廠焊、氣壓焊時探頭前沿應距焊筋邊緣10 mm為宜，探測重點是堆瘤一側。若堆瘤一側有立螺栓，探測時應盡可能使探頭前沿靠近堆瘤一側進行探測。

由于鋼軌焊縫形狀復雜，產生缺陷種類較多，探傷難度較大，要想搞好焊縫探傷工作，第一要多摸試塊，第二不斷總結積累經驗，第三多與同行交流溝通，從而逐步提高焊縫探傷的水平。

[1] 鐵道部人才服務中心組織.鋼軌探傷工[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

New steel rail system and in-service welding detection method

Liu Wansheng

(TaiyuanSouthBusinessSection,TaiyuanBureauofRailway,Jinzhong030600,China)

The paper introduces the whole-section detection methods of new steel rail system and in-service welding, describes new welding double-detector detecting techniques from aspects of tandem scanning, rail-head K-type scanning and bottom welding rail K-type scanning, and finally summarizes in-service welding double-detector detecting points, which will be good for improving the welding detection level.

steel rail, welding, detection method, detector

1009-6825(2016)24-0161-03

2016-06-14

劉萬勝(1978- )，男

U213.4

A