01 探伤原理与典型探伤方法
1、探伤原理
探伤是一种非破坏性检测方法，能够在不损伤被测件的前提下掌握其内部质量情况。在探伤技术体系中，超声波检测技术已取得广泛应用，其依托于超声波的传播原理，在传播途径中遇界面时将发生反射，并由指定装置接收反射波，从而以此来揭露被测件的内部缺陷。当前，超声波探伤原理包含如下三类：
(1)脉冲反射检测原理。超声波向被测件发射超声波，在传播途中若遇两种介质不同的交界面，则会出现反射现象；由于其仅需配置一个探头即可，因此可实现同步接收。
(2)脉冲投射检测原理。在被测件的两侧分别设置发射探头和接收探头，通过脉冲波穿透被测件而实现检测。
(3)共振法检测原理。被测件的厚度为关键参数，在该值达到超声波半波长的整数倍时，便会发生共振；在此基础上，可通过确定相邻共振差而得到工件厚度；同时能根据厚度来判断工件内部质量是否存在缺陷。
2、典型探伤方法
在国外铁路钢轨闪光对接焊缝和铝热焊缝探伤工作中，探伤仪是应用较广泛的方法。其具有便携化的特点，为掌上全数字化仪器，功能丰富，是焊缝年检和复查工作中的重要仪器。对于存在损伤的铁路钢轨焊缝来说，应用数字焊缝通用探伤仪，可以实现精细定位、定量地探伤目标。一般来说，体积状缺陷的探测以单探头法较为合适而遇平面状缺陷时，则可以采用阵列探头法等相关方法。在使用K形与串列式扫查时，探头会呈现等速移动的状态(包含两种，即相对和相背)，并配套专用的扫查装置，以满足探测需求。但是，此方法难以实现连续扫查，且在热影响区的扫查中缺乏可行性。针对此，采用连续探伤法可以对焊缝展开连续的扫查：当探头处于静止状态时，扫查到20个分立点;当探头处于移动状态时，则可以全面扫查焊缝。对于新线开通前的质量检查工作来说，钢轨焊缝探伤扫查架探伤方法较合适。
02 钢轨探伤现状简析
1、钢轨核伤
主要是因为钢轨在冶炼或者是轧制的过程中，会产生金属夾杂、气泡或白点等，或者是在使用过程中存在着缺陷，使得机车在反复荷载的作用下，应力得以集中，疲劳源不断增加并且扩展。钢轨核伤主要发生在钢轨的头部位置内侧，并且伴随核伤的直径加大，钢轨所承载的能力便会随之降低。因此在高速重复载荷的作用下，钢轨极其容易发生折断。
2、钢轨接头
钢轨接头属于铁路线路中相对比较薄弱的一个环节，由于钢轨接头不断承受机车车辆车轮的作用，并使其他部位所能够承受的最大惯性力增加55%左右。在钢轨探伤阶段，马鞍形磨耗或螺孔裂纹的发生概率比较高。
3、钢轨纵向与垂直水平裂纹
钢轨纵向与垂直水平的裂纹主要是因为钢轨制造工艺较差，没有重视钢锭中存在的严重偏析、缩孔、夹杂等问题。使得钢锭在轧制成为钢轨之后，那些缺陷就会成片状地残留在钢轨头部、钢轨轨腰部位还有钢轨轨底部位，相反地与钢轨纵向平行，呈现水平或者是垂直的状态。
03 焊缝全断面探伤
1、焊缝轨头探伤
要精准确定轨道顶面的检测范围，可以用探头在该处纵向移动扫查。而考虑到探头接触面积偏小的局限性，宜采取偏角纵向移动的方式，以便全面地扫查焊缝轨头。在焊缝轨头的探测工作中，探头与焊缝中心的间距以80mm为宜。当焊缝缺陷直径小于超声束宽度时，就可以在缺陷和钢筋两处同步发生超声束反射现象，而对应至荧光屏中，则可以同时显示缺陷波与焊筋轮廓波；当焊缝缺陷直径大于超声束宽度时，显示结果会有所不同，荧光屏只显示缺陷波。两斜探头所处位置以钢轨轨头两侧面较为合适，即两探头通过同步纵向移动来完成对横截面的探测。为了保证探伤结果的准确性，在正式作业前，应收集焊缝宽度、探头声束宽度等信息，并经计算后方可确定扫查频次和入射点的位置，以便在高效开展探测工作的同时，保证结果的可靠性。轨头焊缝无缺陷时，荧光屏无回波显示，A探头的声波于轨头侧面反射，但B探头接收不到回波；若轨头存在片状缺陷，A探头的超声波在缺陷处发生反射，且能够被B探头接收，若焊缝的缺陷在探头扫查区外，则会存在荧光屏无回波显示的情况。
2、焊缝轨腰探伤
(1)直探头置于轨面纵向中间区域，沿纵向移动探头。采取此方法可检测焊缝中反射面与探测面平行的缺陷。
(2)钢轨焊缝中存在缺陷时会发生散射现象，从而导致声波难以在轨底形成足够的反射能量。若存在倾斜片状缺陷，那么探测结果则会出现轨底波消失的情况。
(3)串列式反射法是较适合垂直轨面片状缺陷的方法，具在将两探头置于某探测面的同时，让两者同步纵向移动，而期间适当调整探头的距离，便可实现全断面扫描。经探头采集后，汇总钢轨反射回波，无法识别钢轨缺陷。通过小波分析方法的应用，能够达到同时分析信号视域和频域的效果。因此，可以应用小波分析的方法，重构缺陷特征信号，期间结合希尔伯特解调细化频谱分析，能更全面地生成钢轨缺陷信息，并根据所得信息来准确判断缺陷的发生位置。
3、焊缝轨底探伤
轨底可分为轨底两侧、轨腰与轨底连接部两个主要区域，根据轨底角与声束对应关系，可进一步划分轨底角，形成6个探测区，纵向移动探头，完成探测工作：
扫查轨底角1-3区，以焊缝中心为参照基准，探头入射点与之形成的距离为65mm，可以发现此时的探测结果显示焊筋上轮廓波；两者的距离增加至90mm时，显示的内容将发生变化，即显示的是下轮廓波。扫查轨底角4-6区，间距为95mm时，显示焊筋上轮廓波。从缺陷直径和超声波束宽度两项参数的角度展开分析，分两种情况：前者小于后者时，显示焊筋波与缺陷波;前者大于后者时，则只显示缺陷波。
04 探伤过程注意事项
1、扫查速度与力度
移动速度以10m/s以内较为合适，若速度超出该值，则易出现漏检的情况；此外，需向探头施加适当的压力，以确保探伤灵敏度可维持在合理的区间内，避免灵敏度失稳。
2、探伤灵敏度的调节
调节工作应在正式探伤前完成，在合理设定灵敏度后，有助于提高损伤检出率。
3、探伤扫查宽度
在钢轨焊缝的探伤工作中，应做到全宽度扫查，从而保证结果的准确性。
4、分析回波显示
准确判断内外侧焊筋波的显示规律，并从中判断异同点，以确定缺陷波与焊筋波。
伴随着社会快速发展，我国经济发展势头良好。当前铁路交通是人们生活中常见的出行方式，铁路交通的出行安全问题直接关系着众多乘客以及相关工作人员的人身财产安全。保证铁路交通的安全运行还需要重视雷电对铁路信号设备的损害及其影响。因此我们要加强对铁路信号设备的雷击故障的有效处理及预防，防止发生交通意外事故，增强铁路运行通畅性。
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原文出处：轨道科技网
作者信息：裴绪兵（呼和浩特局集团有限公司乌海工务段）
