探傷綜合知識-Microsoft-Word-文檔.doc

四十八、在超聲波探傷中把焊縫中的缺陷分幾類？怎樣進(jìn)行分類？ 答：在焊縫超聲波探傷中一般把焊縫中的缺陷 分成三類：點(diǎn)狀缺陷、線狀缺陷、面狀缺陷。 在分類中把長度小于10mm的缺陷叫做點(diǎn)狀缺陷；一般不測長，小于10mm的缺陷按5mm計(jì)。把長度大于10mm的缺陷叫線狀缺陷。把長度大于10mm高度大于3mm的缺陷叫面狀缺陷。1、什么是無損探傷/無損檢測？ 答：無損探傷是在不損壞工件或原材料工作狀態(tài)的前提下，對被檢驗(yàn)部件的表面和內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢查的一種測試手段。無損檢測：Nondestructive Testing（縮寫 NDT） 2、常用的探傷方法有哪些？ 答：無損檢測方法很多據(jù)美國國家宇航局調(diào)研分析，認(rèn)為可分為六大類約70余種。但在實(shí)際應(yīng)用中比較常見的有以下幾種：常規(guī)無損檢測方法有：超聲檢測 Ultrasonic Testing（縮寫 UT）； 射線檢測 Radiographic Testing（縮寫 RT）； 磁粉檢測 Magnetic particle Testing（縮寫 MT）； 滲透檢驗(yàn) Penetrant Testing （縮寫 PT）； 渦流檢測Eddy current Testing（縮寫 ET）； 非常規(guī)無損檢測技術(shù)有： 聲發(fā)射Acoustic Emission(縮寫 AE)； 泄漏檢測Leak Testing（縮寫 UT）； 光全息照相Optical Holography； 紅外熱成象Infrared Thermography； 微波檢測 Microwave Testing 氣壓焊的缺陷和探傷 氣壓焊的缺陷和閃光焊比較接近，都是以平面狀缺陷為主。主要有未焊合和光斑。其他是過燒和推凸引起的裂紋缺陷。氣壓焊的推廣和使用受到影響，重要的原因之一是氣壓焊探傷技術(shù)跟不上。針對光斑缺陷沒有好的探傷辦法。因光斑引起的斷軌事故較多。光斑缺陷其實(shí)就是一種介于焊合和未焊合之間的一種情形。在熔合面上形成光滑平整的大面積區(qū)域。極大的影響了強(qiáng)度造成斷軌。這種缺陷因?yàn)闆]有夾雜物質(zhì)因此無聲波反射故很難探測.使用更高的頻率是解決問題的途徑之一.對于未焊合缺陷來說是比較容易檢測的.使用常規(guī)的斜探頭利用角反射也可以探到.值得注意的是未焊合缺陷的分布是有規(guī)律的.一般在表面下1-2毫米.即鋼軌焊縫的外表面焊合了,而內(nèi)部卻有未焊合區(qū)域.(見照片)以軌腭,軌頭頂部更容易出現(xiàn).嚴(yán)重時(shí)會(huì)露頭.打磨過程中會(huì)看到.這主要是加熱和擠壓不到位,斷面溫度不均勻,端面不平等原因造成.建議使用K1探頭利用角反射檢測這種缺陷.從軌頭中央一次波檢測軌底,二次波檢驗(yàn)軌頭中部.同時(shí)檢測軌腰.從軌頭兩側(cè)檢測對面的未焊合.對于軌底腳除了從斜面上使用K2探外,還可以用K1 探頭從軌底側(cè)面檢測對面.如果有K式掃查機(jī)構(gòu)則更好了.當(dāng)然如果有露頭缺陷,使用表面波探頭復(fù)檢是很好的辦法.由于氣壓焊缺陷主要為平面缺陷,更好的辦法是使用雙探頭串列式和K式掃查.借助掃查機(jī)構(gòu)能更準(zhǔn)確的探測和檢測面垂直的平面缺陷.鋼軌魚鱗傷及探傷方法研究陳志遠(yuǎn)（上海鐵路局技術(shù)中心）摘要：對現(xiàn)場魚鱗傷損的發(fā)生發(fā)展趨勢進(jìn)行調(diào)查，分析魚鱗傷損的特性、分類，針對不同情況，通過解剖、疲勞試驗(yàn)等手段，提出魚鱗傷判傷的標(biāo)準(zhǔn)和方法。關(guān)鍵字：魚鱗傷 超聲波 鋼軌探傷近兩年來，我局由于魚鱗傷引起的鋼軌折斷發(fā)生多起，主要干線上的魚鱗傷發(fā)生發(fā)展都很嚴(yán)重。通過對津浦、浙贛、鷹廈（原上海局管）等線進(jìn)行調(diào)研，了解各單位對現(xiàn)場魚鱗傷判傷情況及魚鱗傷發(fā)展規(guī)律，重點(diǎn)在金華工務(wù)段對浙贛線魚鱗傷進(jìn)行現(xiàn)場探測，校對解剖，并和金華工務(wù)段探傷領(lǐng)工區(qū)一起對此進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。一、 魚鱗傷的成因：魚鱗傷主要分布于曲線、坡道地段，直線也有，但很少?；旧鲜怯捎谳嗆壗佑|形成的疲勞裂紋。輪軌接觸面表層金屬發(fā)生塑性變形，使鋼軌的幾何形狀發(fā)生變化。表現(xiàn)為軌頭踏面壓寬、碾邊、垂直磨耗和側(cè)面磨耗。鋼軌塑性變形程度和磨耗速率，與輪軌接觸應(yīng)力和摩擦力成正比，與鋼軌的硬度成反比。鋼軌表面的塑性變形一方面使金屬加工硬化，硬度提高，另一方面疲勞裂紋易在表面萌生和沿變形流線方向發(fā)展。當(dāng)塑性變形達(dá)到一定深度時(shí)，在表面形成的疲勞裂紋將在接觸剪應(yīng)力作用下沿變形流線方向傾斜向下發(fā)展，當(dāng)疲勞裂紋的擴(kuò)展速率大于磨耗速率時(shí)，在鋼軌的作用邊（特別是曲線上股）出現(xiàn)程度不同的魚鱗狀裂紋和剝離掉塊。這種魚鱗狀的剝離裂紋的方向與行車方向一致。在長大坡道、信號機(jī)前后線路上，列車爬坡、制動(dòng)、啟動(dòng)，輪軌劇烈摩擦，使鋼軌表面產(chǎn)生淬火馬氏體金相組織，硬度高、韌性低，在輪軌接觸應(yīng)力作用下易產(chǎn)生龜裂和剝離。目前我們統(tǒng)稱為魚鱗傷或因魚鱗傷引起的剝落掉塊。（分別見圖一、圖二、圖三）二、 魚鱗傷的發(fā)展趨勢據(jù)我們調(diào)研結(jié)果，在我局的范圍內(nèi)魚鱗傷的發(fā)展趨勢有以下三種：1、 隨著列車的運(yùn)行磨掉，魚鱗傷不發(fā)展，如津浦、滬寧線。2、 隨著塑性變形的流線方向擴(kuò)展，達(dá)到的一定深度時(shí)，在水平方向的對稱脈環(huán)正交剪應(yīng)力作用下形成水平帽，水平帽繼續(xù)擴(kuò)展，有的形成軌面掉塊，（見圖四）有的遇到鋼軌本身存在的鏈 狀?yuàn)A雜物，向下形成縱橫向型核傷（見圖五）。3、魚鱗裂紋直接向下傾斜形成核傷（見圖六）三、 目前我局鋼軌魚鱗傷的形勢經(jīng)過對津浦、滬寧、滬杭、浙贛、鷹廈等主要干線的調(diào)研，情況如下：1、 津浦線在曲線地帶大面積存在魚鱗傷，成密集狀分布，屬于典型的魚鱗傷，由于津浦線運(yùn)量大、速度快使得磨耗速率近似或大于魚鱗裂紋的擴(kuò)展速率，普遍深度不深，只有12MM。同時(shí)因?yàn)閭?cè)磨嚴(yán)重，更換側(cè)磨軌較快，魚鱗傷控制的較好。JGT-6B型探傷儀的魚鱗傷出波較好辨認(rèn)，一般呈跳躍狀、波虛，基本無位移量。2、 滬寧線曲線少，魚鱗傷較少，同時(shí)，列車運(yùn)量大、速度快，發(fā)生了魚鱗裂紋很快就磨掉了?；静话l(fā)展。3、 滬杭線在曲線地帶也大面積存在魚鱗傷，主要形成軌面的水平掉塊，或者是龜裂。4、 浙贛線比較復(fù)雜，大面積存在魚鱗傷。既有魚鱗傷引起的水平掉塊和剝離，也有魚鱗傷引起的縱橫向型核傷和直接形成核傷。（見圖片四、五、六）5、 鷹廈線屬于單線地段，列車往復(fù)運(yùn)行，兩個(gè)趨向的魚鱗裂紋擴(kuò)展相交，主要形成軌面的剝離。由于鷹廈線半徑小，曲線上股的輪軌接觸擠壓力很大，所以往往很小的軌面剝離就形成突發(fā)斷軌，這和我們使用彎軌器解剖核傷的原理很相近。四、 魚鱗傷帶來的問題：1、 干擾探傷。其一，魚鱗傷有的深度雖然不深（4-6MM），但由于傷損趨向良好，所以在儀器上顯示的波形也很強(qiáng)，與早期小核傷的出波位置、位移量近似。同時(shí)由于魚鱗傷連續(xù)分布，相同波形連續(xù)出現(xiàn)，嚴(yán)重干擾了我們的判傷，造成早期的小核傷漏檢。其二，由于水平帽的存在，阻擋了超聲波，對于水平帽下的核傷無法檢測。我局近幾年探傷漏檢造成的核傷斷軌絕大部分是由于鋼軌表存在魚鱗傷。所以，區(qū)分魚鱗傷和核傷的儀器檢查波形是一個(gè)關(guān)鍵。2、 魚鱗傷進(jìn)一步發(fā)展會(huì)形成核傷，直接造成鋼軌折斷。嚴(yán)重影響行車安全。因此，對于魚鱗傷本身制訂一定的傷損標(biāo)準(zhǔn)也很關(guān)鍵。綜上所述，我們對魚鱗傷的研究應(yīng)該朝兩個(gè)方向努力。1、根據(jù)各條線路的情況對魚鱗傷本身制定傷損程度標(biāo)準(zhǔn)，量化到儀器出波上，當(dāng)深度超過重傷標(biāo)準(zhǔn)時(shí)即判重傷，避免發(fā)展成核傷造成突發(fā)性斷軌，影響運(yùn)輸生產(chǎn)。2、去偽存真，制定出合適的校對標(biāo)準(zhǔn)，既不能讓早期小核傷漏掉，又盡量減少工作量。通過總結(jié)各單位的管轄地段魚鱗傷的出波情況，找出一定規(guī)律，制定現(xiàn)場校對標(biāo)準(zhǔn)，對異常波形進(jìn)行有效校對。為此，我們進(jìn)行了專門的疲勞試驗(yàn)，試圖通過疲勞試驗(yàn)找到魚鱗傷軌的擴(kuò)展速率，與現(xiàn)場情況經(jīng)過換算后，確定在一個(gè)探傷周期內(nèi)它擴(kuò)展為橫向裂紋時(shí)我們能發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)場魚鱗傷的再次調(diào)查。五、確定魚鱗傷的判傷標(biāo)準(zhǔn)疲勞試驗(yàn)的鋼軌5根，經(jīng)過仔細(xì)探傷后開始做疲勞試驗(yàn)。我們在探傷中采用k2.5斜探頭進(jìn)行傷損發(fā)展監(jiān)控，在實(shí)驗(yàn)過程中波形變化沒有規(guī)律性，同一處傷損在同一個(gè)靈敏度下，深度并沒有隨著疲勞次數(shù)的增加而增加，表現(xiàn)為一定的隨機(jī)性。為了驗(yàn)證探傷的準(zhǔn)確性，我們對傷損進(jìn)行了解剖，結(jié)果表明斜探頭對魚鱗傷深度進(jìn)行定量不是很準(zhǔn)確,由于水平帽的存在，斜入射的超聲波在水平帽中間形成多次反射，從波形上顯示聲程增加。具體數(shù)據(jù)見表一（疲勞試驗(yàn)）表一：疲勞試驗(yàn)探傷紀(jì)錄聚焦探頭k2.5斜探頭寬度長度深度最深點(diǎn)深度最深點(diǎn)水平483210.213.310.6503410.210.410.9493110.213.113.3483610.315.514483210.215.415.1483510.215.813.1483610.215.813.6483610.315.814.2483611.21613.6483610.816.413.5483610.816.214.1483610.816.214.1483610.816.113.8實(shí)驗(yàn)表明，魚鱗傷作為軌頭水平斜裂紋，本身擴(kuò)展較為緩慢，也不容易造成折斷。 從近幾年的斷軌也可看出來，魚鱗傷本身沒有引起斷軌，而是它擴(kuò)展到一定程度形成橫向向下裂紋（核傷）后才造成斷軌。實(shí)驗(yàn)軌也是從軌底斷的，如圖七。和正常鋼軌相比，存在魚鱗傷的鋼軌機(jī)械性能明顯下降，能承受的疲勞極限也大為降低。結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查的數(shù)據(jù)（見表二），知道魚鱗傷深度在10mm以上的只占5%，610mm的占20%，75%為6mm以下的。參考其他路局和鐵科院有關(guān)資料，我們制定判傷標(biāo)準(zhǔn)如下：深度10mm以上為重傷，810mm為輕傷有發(fā)展，8mm以下為輕傷。表二：現(xiàn)場魚鱗上深度調(diào)查數(shù)據(jù)線名嚴(yán)重深度（mm）所占比例普遍深度(mm)所占比例滬杭105%470%浙贛1185%6870%京九6.41%1270%滬寧81010%2680%津浦48很淺90%六、 魚鱗傷的校對標(biāo)準(zhǔn)在確定了魚鱗傷判傷標(biāo)準(zhǔn)之后，對于現(xiàn)場探傷重要的是制定校對標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)轸~鱗傷是連續(xù)分布的，不可能做到對每個(gè)魚鱗細(xì)裂紋進(jìn)行深度測量，必須有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)行深度測量，同時(shí)進(jìn)行核傷校對，避免小核傷漏檢。根據(jù)現(xiàn)行的探傷靈敏度校對方法，上道作業(yè)前鋼軌探傷儀在基準(zhǔn)靈敏度下探測GTS-50和GTS-603橫孔，記錄其走波。（1）當(dāng)魚鱗回波近點(diǎn)小于3橫孔走波近點(diǎn)時(shí)必須進(jìn)行校對；(2)探測同一區(qū)段時(shí)，對于相同鋼軌側(cè)磨和垂磨的情況下，儀器的波形應(yīng)該相近，記錄著各區(qū)段的波形，包括近點(diǎn)和位移量。若發(fā)現(xiàn)某處回波異常偏大或有一次波顯示時(shí)進(jìn)行校對；當(dāng)魚鱗回波近點(diǎn)小于記錄下的近點(diǎn)或波移量大于記錄的位移量時(shí)校對。七、 魚鱗傷校對方法：對魚鱗傷要同時(shí)進(jìn)行深度校對和核傷校對。（一）、深度測定：魚鱗傷屬于近表面裂紋，目前所用的探頭和儀器無法檢測其深度，利用測厚儀的原理，研制出0度聚焦探頭結(jié)合通用儀CTS-22，可以測出其準(zhǔn)確深度。具體工藝如下：1、儀器、探頭、試塊及耦合劑1.1儀器：CTS-22通用探傷儀。1.2探頭：魚鱗傷校對專用探頭。1.3試塊：魚鱗傷探傷專用試塊1.4耦合劑：機(jī)油。2、儀器校準(zhǔn)2.1儀器工作狀態(tài)：儀器狀態(tài)設(shè)置：增益置于最大；深度范圍置10mm；抑制置最?。还ぷ鞣绞竭x擇開關(guān)置于雙。2.2儀器時(shí)基線校準(zhǔn)：縱波1：2（探測范圍為20mm）。儀器探測專用試塊10mm厚度探測面，調(diào)節(jié)儀器水平和深度旋鈕，使10mm底面一、二次底波前沿分別對準(zhǔn)刻度5和10。 10510 儀器時(shí)基線校對示意圖3、魚鱗傷深度校對方法3.1探傷靈敏度儀器時(shí)基線校準(zhǔn)后即可進(jìn)行魚鱗傷深度校對，由于魚鱗傷形狀的不一定性，校對時(shí)可以不對靈敏度進(jìn)行標(biāo)定，只要儀器能出波即可（靈敏度高低對測定深度影響不大）。3.2深度確定根據(jù)校對回波確定魚鱗傷深度，取波時(shí)要注意選取第一個(gè)回波，也就是時(shí)基線上最近的一個(gè)回波。如回波位于刻度5，此時(shí)魚鱗傷深度就是5210mm。（二）核傷校對1、儀器： i. 現(xiàn)場探測儀器：JGT-6B鋼軌探傷儀 ii. 現(xiàn)場傷損校對儀器：JGT-6B鋼軌探傷儀或CTS-22B、CTS-9002通用儀器。2、探頭：iii. JGT-6B鋼軌探傷儀使用雙晶片70路軌探頭。 iv. 通用儀：2.5P13*13 2.5K斜探頭3、時(shí)基線標(biāo)定 v. JGT-6B儀器按50KG/M軌 1：2聲程標(biāo)定 vi. 通用探傷儀 按1：2.5水平標(biāo)定.4、探傷和校對靈敏度vii. JGT-6B儀器：按現(xiàn)場靈敏度修正方法確定探傷靈敏度。按JGT-5型儀器核傷校對靈敏度確定原則確定校對靈敏度。viii. 通用探傷儀：以缺陷回波波高80%為基準(zhǔn)，釋放12dB作為校對靈敏度。(未完待續(xù)）焊縫軌腰裂紋和專用探頭焊縫的軌腰裂紋引起的事故較少發(fā)生。但是近些年也發(fā)生了多起斷軌事故。其中絕大多數(shù)是剛焊好不久就發(fā)生斷軌。如濟(jì)南局，呼和浩特局，秦沈客運(yùn)專線都發(fā)生了因軌腰水平裂紋引起的斷軌。通常我們使用直探頭是可以發(fā)現(xiàn)水平缺陷的。但是由于起始缺陷很小，有些缺陷還是有一定的傾斜角度的，所以反射較微弱，底波下降不明顯，往往被忽略了。還有因?yàn)檫@類缺陷發(fā)展迅速。所以還沒有趕上探傷周期就已經(jīng)斷軌了。因此，這樣的情況探傷工很難抓捕到它。這種裂紋比起核傷來說，發(fā)展要快的多。主要因?yàn)檐壯鼣嗝娉叽巛^小和應(yīng)力集中。按常理軌腰是中性區(qū)，鉆一個(gè)32毫米的孔都不會(huì)斷軌。為什么微細(xì)的裂紋會(huì)引起斷軌。輕微的的螺孔裂紋還可以堅(jiān)持一段時(shí)間 ?？墒窃诤缚p上的裂紋就非常危險(xiǎn)了。原因是它處于高應(yīng)力位置，斷面變化大。材料有內(nèi)部應(yīng)力，處于焊接熱應(yīng)力影響區(qū)內(nèi)。普通螺孔裂紋處在正常鋼軌的腰部，即使有裂紋，也僅僅向單方向發(fā)展因?yàn)榱硪幻嫦喈?dāng)有一個(gè)止裂孔。焊縫的軌腰裂紋是如何產(chǎn)生的？主要有原鋼軌夾雜缺陷，原鋼軌的軌端經(jīng)過鋸切，有的經(jīng)過壓力機(jī)整形，有的經(jīng)過砂輪鋸切割甚至火焰切割。這些作業(yè)如果不當(dāng)就會(huì)造成端面?zhèn)麚p。當(dāng)然也包括軌腰軋制缺陷。鋸切冷卻不好，鋼軌局部過熱產(chǎn)生微裂紋（馬氏體包括在內(nèi)）就是個(gè)隱患。這些有缺陷的端頭經(jīng)過焊接的高溫高壓的作用，裂紋高度氧化擴(kuò)