GB_T 28426-2012_大型超声波钢轨探伤车[五篇材料]

第一篇：GB_T 28426-2012_大型超声波钢轨探伤车

GB/T 28426-2012 大型超声波钢轨探伤车

基本信息

【英文名称】Rail flaw detection vehicle 【标准状态】现行 【全文语种】中文简体 【发布日期】2012/6/29 【实施日期】2012/10/1 【修订日期】2012/6/29 【中国标准分类号】S22 【国际标准分类号】45.120

关联标准

【代替标准】暂无 【被代替标准】暂无

【引用标准】GB 146.1,GB/T 3315,GB/T 3766,GB/T 10082,GB/T 16904.1,GB/T 25336,JB/T 10062,TB/T 456,TB/T 493,TB/T 1463,TB/T 1491,TB/T 1580,TB/T 2340,TB/T 2769,TB/T 2817,TB/T 2879.5,TB/T 2911,TB/T 2945,TB/T 3021,TB/T 3138,TB/T 3139

适用范围&文摘

本标准规定了大型超声波钢轨探伤车的技术要求、检查与试验方法和检验规则等。本标准适用于大型超声波钢轨探伤车（以下简称钢轨探伤车）的设计、制造和检验。

第二篇：钢轨探伤作业指导书

钢轨探伤作业指导书

1.目的与要求

目的：钢轨伤损检查。要求：钢轨伤损的判伤作业人员需具备国家无损检测Ⅰ级及以上资格、焊缝伤损需具备国家无损检测Ⅱ级及以上资格。

2.适用范围

2.1 本作业指导书适用于时速160km/h及以下区段利用列车间隔进行的线路钢轨母材及焊缝探伤作业。

2.2 本作业指导书适用于天窗点外作业。3.引用标准

《铁路工务安全规则》、《铁路线路修理规则》、《上海铁路局钢轨伤损检查、监视、处理办法》、《上海铁路局工务施工和日常养修作业安全管理办法》。

4.工具材料

4.1 普通线路作业使用的钢轨探伤仪必须符合TB/T2340-2000标准要求。无缝线路作业使用的通用探伤仪必须符合GB/T10061-1999要求。

4.2 钢轨探伤仪必须用反光漆（模）进行编号。4.3 防护用品: 4.3.1 上道作业人员必须按规定穿着黄色防护服，夜间必须穿着带有反光设施的防护服。

4.3.2 驻站联络员携带对讲机1台、“上海铁路局驻站联络控制表”1本、“上海铁路局安全防护驻站联络派遣单”1份。

4.3.3 现场防护员每人携带对讲机 1 台、手信号旗1副、口笛1只、“防护员工作手册”1本。

5.作业程序 5.1.点名预想

5.1.1 作业负责人在上道作业前集中人员列队点名，详细交待当天作业的各项内容和安全预想。预想要结合当天天气、作业内容、区段、环境等情况，并做好记录。

5.1.2 确定当天作业防护人员，对防护工作提出注意事项和具体要求。5.1.3 遇有降大雾、暴风雨（雪）、雷电密集、扬沙等恶劣天气时应取消当天上道作业计划。

5.1.4 作业负责人负责对上道仪器状态、防护用品、各类备品数量、探伤日记、现场伤损监控卡和伤损钢轨通知书进行检查，防止仪器带病上道和备品不足，影响探伤质量和信息记录、传递。

5.2 设置防护

5.2.2.1 每作业班组应设3-4名防护员（单线地段：驻站1人、前后防护2人、随机防护1人；复线地段：驻站1人、来车方向防护1人、随机防护1人），遇曲线等瞭望困难地段，长大区间、隧道通讯联系困难以及站内视线不良、噪音较大时，必须根据作业内容及现场实际情况，增派中间联络员。

5.2.2 驻站联络员必须提前40分钟到达车站行车室，经车站值班员在驻站联络派遣单上签认后，及时通知作业负责人和现场防护员。如作业地段在天窗范围内时，应同时将天窗点起讫时间通知作业负责人和现场防护员。

5.2.3 作业人员到达计划进网地点集中列队后，由现场防护员开展进网前安全防护布置并录音（非封闭线路区段为上道前），标准用语为：“我是防护员XXX，今天由我为大家防护，请大家服从我的安全防护指令，严格遵守“五条禁令” ① 提前进入栅栏网，谁进入谁待岗。②严肃栅栏开关门工班长负责制，否则，谁开门谁待岗。③上道前实行防护员布置制，未布置，谁上道谁待岗。④未经防护员“手比、眼看、口呼”确认上道，谁上道谁待岗。⑤未达到规定作业负责人的资格，谁干谁待岗。下面请工长（班长）XXX打开通道门。”

5.2.4现场远方防护员应根据当日作业计划，在天窗点时间到，并且由工班长打开栅栏门后，在和驻站联络员保持联系的前提下，提前到达前后防护规定距离，并通知作业负责人。

5.2.5 驻站联络员、现场防护员在单人前往车站行车室或防护位置，必须在路肩或路旁行走, 禁止上道。

5.3 人机转移

5.3.1 驻站联络员未到岗，现场防护员未到位，作业人员和探伤小车(仪器)禁止上道。

5.3.2 从驻地前往车站或由车站前往区间作业地点时，作业人员和探伤小车应在路肩或站台上行走（推行），遇障碍必须上道推行时，随车防护员应显示停车手信号，并注意了望，随机人员不得少于2人。

5.3.3 作业人员在转移过程中必须加强防护，人员不得过于分散，前后最大距离应保持在50m以内，禁止作业人员盲目上道，避车时必须面向列车，防止车上抛扔物品、绳索、蓬布等脱落伤人。

5.4 作业准备

5.4.1 作业人员进网后，必须站在路肩等安全地带，等待天窗或点外作业命令下达，由工地防护员执行“手比、眼看、口呼”制度，作业负责人在确认工地防护员准许上道口令后方可指挥作业人员上道。其他作业人员应加强互控监督，对未执行上述要求时可拒绝上道，并当面指出。到达作业现场，作业负责人必须与驻站联络员、现场防护员进行联络、确认各防护员到位、通讯设备完好。

5.4.2 执机人员对仪器现场灵敏度进行调试，并做好记录。5.5 上道作业安全防护及避车 5.5.1 作业中防护

5.5.1.1 驻站联络员必须加强与车站值班员联系，全面了解掌握列车运行情况，及时将每趟列车车次、来车方向等告知现场防护员。

5.5.1.2 现场防护员选择瞭望良好地点，接到驻站联络员通知或发现来车时及时通知检查人员停止检查或下道避车。再次上道时，由工地防护员执行“手比、眼看、口呼”制度，作业负责人在确认工地防护员准许上道口令后方可指挥作业人员上道。

5.5.1.3 随机防护员随机移动，必须每3分钟与驻站联络员、前后防护员联系一次。当联络中断时，作业负责人应立即停止作业，组织将人员及探伤仪器撤至限界以外。

5.5.1.4 驻站联络员和现场防护员必须严格执行密码反馈制度，做好记录。5.5.1.5 作业中推机行走复线地段必须面迎来车方向进行，严禁反方向进行。

5.5.1.6 作业遇恶劣天严禁衣帽遮耳，任何时候严禁撑伞作业。

5.5.1.7 站场作业特别要注意调车及溜放车辆的防护、道岔区作业要防止道岔夹手脚和仪器。5.5.2 作业中避车

5.5.2.1 区间本线来车按下列距离下道：

5.5.2.1.1 Vmax≤60 km/h时，不小于500 m；

5.5.2.1.2 60 km/h＜Vmax≤120 km/h时，不小于800 m； 5.5.2.1.3 120 km/h＜Vmax≤160 km/h时，不小于1400 m。5.5.2.2 区间邻线（线间距小于6.5m）来车下道规定： 5.5.2.2.1 本线不封锁时

⑴邻线速度Vmax≤60 km/h时，本线可不下道； ⑵60 km/h＜邻线速度Vmax≤120 km/h时，来车可不下道，但本线必须停止作业；

⑶邻线速度Vmax＞120 km/h时，下道距离不小于1400 m； ⑷瞭望条件不良、邻线来车时本线必须下道。5.5.2.2.2 本线封锁时

⑴邻线速度Vmax≤120 km/h时，本线可不下道；

⑵120 km/h＜邻线速度Vmax≤160 km/h时，本线可不下道，但本线必须停止作业；

5.5.2.3 三线及多线（线间距小于6.5m）来车下道规定

5.5.2.3.1 在两侧线路的一线作业，本线来车时，应避让到本线外侧路肩上；邻线（中间线路）来车时，应根据不同列车，按5.5.2.1和5.5.2.2规定避车。

5.5.2.3.2 中间线路作业，本线来车时，应避让到列车密度较小的邻线侧路肩上；一侧邻线来车时，避车时应避让到另一条无列车的线路路肩上；两条邻线同时来车时，应由现场防护员或作业负责人通知统一避让到同一侧线路路肩上。

5.5.2.4 下道避车距钢轨头部外侧距离： 5.5.2.4.1 Vmax≤120km/h时，不小于2m；

5.5.2.4.2 120km/h＜Vmax≤160 km/h时，不小于2.5 m； 5.5.2.5 站内下道避车

在站内其他线路作业，本线来车下道避车距离不小于500m，邻线来车时，与正线相邻的站线按10.2.2和10.2.4相关条款执行，其他站线可不下道，但必须停止作业，列车进路不明时必须下道避车。

5.5.2.6 动车组列车开来前10min的“红线”管理时段，禁止在本线侧隔离网内行走及避车。

5.5.2.7 在电气化区段作业时，作业人员所携带的物件、工具等与接触网设备带电部分必须保持2m以上安全距离，禁止在接触网支柱等危险设施、设备及区域停留休息。

5.5.2.8 在桥面上和隧道内作业必须加强防护，来车时所有作业人员必须在规定的距离内撤至避车台（洞）避车。避车台（洞）的安全距离不满足规定时，应提前撤出桥梁或隧道按规定避车。

5.5.2.9 避车时探伤小车（仪器）必须在路肩或限界以外的安全地点放置稳妥，禁止放在道床边坡上或两线间、邻线上。

5.5.2.10作业遭遇雷雨时，作业人员必须停止作业，迅速到安全处所躲避，严禁在大树下、电杆旁和涵洞内躲避。

5.6 探伤作业 5.6.1 一般要求

5.6.1.1 调节好各探头水量，检查探头保护膜，保证探头和轨面耦合良好。5.6.1.2 保持规定的探测速度，做到接头站，小腰慢，大腰均匀，每公里检查时间无缝线路不小于25分钟，普通线路不小于30分钟。

5.6.1.3 每探伤1公里调换执机人员，双机作业两机间距不大于50米。5.6.2 普通钢轨接头探伤作业

5.6.2.1 探测时必须做到站停看波，并执行“三看”的探测要领：一看波形显示：遇有异常波形和螺孔波显示不良时调整灵敏度进行复探确认；二看探头位置：看探头相对于轨端和螺孔的位置，以保证螺孔裂纹的探测，对探头偏移轨面中心的要及时调整；三看接头状态：遇轨面不良以及吊空、塌碴、大轨缝等应用仪器手工结合检查，必要时用0°和小角度进行复检。

5.6.2.2 使用GT-

2、JGT-10仪器探伤时可使用A显、B显等相关功能以提高钢轨螺孔裂纹的检出率。

5.6.2.3 注意距轨端1米左右范围内核伤的检测。5.6.2.4 薄弱接头的检测要求：

5.6.2.4.1 异型接头的探测，应及时调整仪器探测声程和波形分析以防漏检。胶合接头探测时发现可疑波形可用和0°或小角度校验进行综合判伤。

5.6.2.4.2 绝缘、高低、打塌接头探测时应加大水量，确保耦合良好，同时可用0°或小角度进行探测，必要时用仪器掉向复查。

5.6.2.4.3 擦伤、掉块接头影响37°探测，应用0°和小角度进行探测，必要时应拆检确认。如现场无法拆检时，必须书面通知线路工区拆检确认。

5.6.2.4.4 灰坑，水鹤处要注意变形螺孔和裂纹的鉴别，必要时可用手工拆检确认。

5.6.2.4.5 复线地段应加强对迎端轨一孔裂纹的探测，短尺轨和工区钻眼的非标准轨螺孔应做为探测重点，若发现有气割螺孔或钢轨应立即通知线路工区予以更换。

5.6.3 钢轨焊接接头探伤作业 5.6.3.1 常规探伤

5.6.3.1.1 探伤时必须站停看波，钻眼加固螺孔为探测重点。

5.6.3.1.2 探测中应加强对轨底热影响区裂纹和工厂焊钳口部位的探测，发现轨底回波应进行定位或校对以防漏检和误判。

5.6.3.2 全断面探伤

5.6.3.2.1 无缝线路对铝热焊、现场气压焊焊缝的全断面探伤(包括轨头、轨腰、轨底及焊缝两侧各50mm范围)应按规定周期进行；线上焊接的接头，应进行探伤复核；线路外焊接的接头，严格执行“先探伤、后上道，有伤不上道”的规定，对更换上去的焊接接头应进行全断面跟踪探伤。

5.6.3.2.2 按工艺要求进行探测面除锈、打磨，拆除探测范围内的扣件。5.6.3.2.3 探伤时耦合剂充足，探头按规定在探测面进行扫查，轨脚边探测时，铝焊接头应保证三次波探测，以减少探测盲区。

5.6.3.2.4 轨底三角区必须使用双斜探头（或轨面串列式探头）进行探测，并保证探头移动距离足够，探头和轨腰夹角正确，同时要重视对轨底热影响区的探测。

5.6.3.2.5 必须重视直探头对焊缝的探测，灵敏度不可太高，以提高仪器发现焊缝粗晶等缺陷。5.6.3.2.6 对上次探测时发现的波形进行校对并记录，对新发现的波形采用眼看、手摸、尺量等方法排除假象波进行判伤。

5.6.3.2.7 对未判重伤的加固接头必须拆除急救器进行探测，做好记录，并根据伤损发展情况提出处理意见。

5.6.4 道岔部位探伤作业

5.6.4.1 进入道岔前，作业负责人应根据道岔类型及各部位状态提出探伤重点，特别是复式交分道岔的探测更应分清股别以防漏探。

5.6.4.2 道岔基本轨探伤要慢走细看听报警，区别各探头回波信号，曲基本轨要擦去油污，反向探测，并随时注意探头和轨面耦合情况。对提速道岔的翼轨面有光带部位进行手持70°探头检查、轨底部分在线路工区和电务的配合下用通用探伤仪按工艺进行检查。

5.6.4.3 尖轨轨面宽度大于50mm为探测范围。

5.6.4.4 探伤通过高锰钢整铸辙叉应手工检查。钢轨组合辙叉必须仪器和手工结合检查。道岔中的AT型尖轨、心轨和基本轨、翼轨刨切部位的轨面应按规定进行双70°探伤。仪器进行AT轨探伤时，道岔前后引轨接头用37°和0°探头提高灵敏度进行校对，其它周期使用小角度探头进行校对，轨腰螺孔需进行调整探头位置多次探测。

5.6.4.5 岔后引轨接头必须坚持“一好、二稳、三看、四校”的作业要领和双人复查制。

5.6.5 重点薄弱处所钢轨探伤作业 5.6.5.1 曲线钢轨探伤

5.6.4.1.1 探伤作业负责人应提前通知探伤区段所属线路工区在探伤当天停止曲线涂油。

5.6.5.1.2 探伤进入曲线时要调整探头在轨面上的位置，以保证探头位于轨面中间，并随时清除轨面和保护膜上的油污，保证探头和轨面耦合良好。

5.6.5.1.3 严重侧磨的曲线上股和夹钣卡损处，当发现可疑波形时要认真分析，擦除油污仔细检查，必要时进行校对确认，以防轨头下角和夹钣卡损处核伤漏检。

5.6.5.1.4 曲线上存在鱼鳞伤、剥落掉块时不准降低探伤灵敏度，鱼鳞伤、掉块回波干扰严重时应看波探伤，可疑波形要校对确认。

5.6.5.1.5 从曲线进入直线要清除仪器尼龙轮和保护膜上的油污，调整探头位置，必要时调整探伤灵敏度。

5.6.5.2 隧道内钢轨探伤

5.6.5.2.1 进隧道探伤时需配备相应的照明工具。5.6.5.2.2 探测时可适当提高增益，加大水量。

5.6.5.2.3 钢轨锈蚀严重时要加强手工检查，必要时测量轨腰、轨底锈蚀情况。

5.6.5.2.4 进出隧道时要放慢检查速度,以适应隧道内外的环境变化,防止伤损漏检.5.6.5.3 道口钢轨探伤

5.6.5.3.1 道口轨面不洁时要执行“一扫、二冲、三探伤”的作业要领。5.6.5.3.2 要重视37°和0°对轨底垫钣卡损的探测和判定，当怀疑有轨底横向裂纹和轨底磨耗超标时必须进行校对确认。必要时可通知线路工区拆检。

5.6.5.3.3 道口两端的短尺轨和道口内的接头均应以仪器手工结合检查。5.6.5.4 桥上钢轨探伤

5.6.5.4.1 上桥前要仔细检查小车机械部件，机具备品放置稳妥以防跌落。5.6.5.4.2 探伤时要加大水量，必要时校正出水口。

5.6.5.4.3 发现可疑波形无法确认的接头要通知工区进行拆检，对可疑波形要作成记录，并在钢轨上打上标记以便监控。

5.6.5.4.4 要加强对特大桥上温度调节器防爬孔的探伤，必要时进行校对和手工检查。

5.6.6 站专线及其它钢轨探伤作业 5.6.6.1 站专线探伤

5.6.6.1.1 探伤前要熟悉站场情况，明确站专线起止位置，必要时随机携带站场线路图。

5.6.6.1.2 随时清除轨面油污、泥沙，并进行灵敏度调试，根据轨型变化及时调整仪器探测声程。

5.6.6.1.3 轨面严重锈蚀仪器无法探测时可用手工检查代替，但必须做成记录。若遇到列车占道无法探测时需做成记录，并上报检查监控车间备案。

5.6.6.2 成段更换钢轨探伤

5.6.6.2.1 新轨探伤时要加大水量，根据探测重点，调整仪器各通道灵敏度，重点加强对轨端裂纹、螺孔裂纹、纵向裂纹、轨底划痕等早期制造缺陷的探测。

5.6.6.2.2 新轨上道后若连续两个探伤周期内发现同类型同炉号伤损轨，应及时通报上级有关部门采取措施，加强防范。

5.7 钢轨判伤标准及处理 5.7.1 判伤标准

5.7.1.1 钢轨伤损、道岔部位伤损标准按《铁路线路修理规则》（铁运[2006]146号）有关规定执行。

5.7.1.2 钢轨焊缝接头伤损判伤标准按《60kg/m钢轨焊缝超声波探伤工艺规程（暂行）》（工线函[2004]6号）规定执行。

5.7.2 钢轨轨底伤损判伤标准

5.7.2.1新轨上道后的第一次探伤发现轨底裂痕并经手工检查证实（承轨台上除外）后作成记录，在划痕处打上明显标记，加强监视。对曲线上股、桥梁、隧道内的轨底划痕应加急救器，待普查后，提出相应措施。

5.7.2.2 发现轨底裂纹（经外观判断不属于划痕者），判重伤。

5.7.2.3 焊接接头（包括热影响区）发现轨底裂纹（划痕）判重伤。5.7.2.4 轨底严重锈蚀轨按《铁路线路修理规则》（铁运[2006]146号）有关规定执行。

5.7.3 钢轨鱼鳞伤判伤标准

根据鱼鳞伤深度判定，当深度达到6—8mm为轻伤、8—10mm为轻伤有发展、10mm以上为重伤。

5.7.4 钢轨伤损判伤程序

5.7.4.1 核伤：采用波形分析，测量水平距离，目视轨头外观，适当调节仪器增盖等方法来确定伤损是否存在。随后用校对法确定核伤的位置及大小，校对后必须提供以下数据：核伤宽度、核伤高度、核伤离轨面距离、核伤离轨边距离和核伤离轨端（接头）距离。

5.7.4.2 螺孔裂纹，根据波形显示和探头位置结合0°、小角度探头鉴别变形孔、多孔等假信号。某些伤损可用A显、B显综合判伤，对怀疑是小角度伤损的可用小角度探头校验，必要时可通过拆检确认。

5.7.4.3 水平及斜裂纹：用A显、B显综合判伤，非接头部位可通过目视钢轨外观予以确认。判伤时要注意年炉号的干扰。必要时通知工区拆检确认。

5.7.4.4 纵向裂纹：通过调整探伤灵敏度，目视轨面情况，轨底轨腰锈蚀程度，检查仪器探头状态耦合情况，来确定伤损的存在。随后可用目视、校对方法进行判伤。常用的校对方法有0°校对和70°校对两种。

5.7.4.5 焊接接头伤损：通过手摸眼看区别凸陷和油层等假象波，通过测量区别台阶、焊碴、焊筋等假象波，各类伤损的判定参照相应的探伤工艺执行。

5.7.4.6 其它伤损：可通过波形分析，多探头互校，和手工检查方法予以确认。

5.7.5 伤损处理

5.7.5.1 发现钢轨伤损，应根据伤损程度分别用油漆标上轻伤（△）、轻伤有发展（△△）、重伤（△△△）符号，并在伤损处正确划上箭头便于处理，并填写《伤损监控卡》、《探伤工作日记》。

5.7.5.2 作业负责人填写“钢轨伤损通知书”应及时书面通知到养路工区，发现重伤应立即通知养路工区，同时电话报告检查监控车间，由车间上报段调度。

5.8 收工返回

5.8.1 作业完毕，作业负责人必须督促所有人员和检查小车（仪器），关闭电源、放掉余水。在对作业现场进行检查，确认无人员和作业工具遗留后，通知现场防护员和驻站联络员，宣布收工返回。

5.8.2 返程途中，应选择安全通道行走，人员不得过于分散，前后最大距离应保持在50m以内，并按9.1和9.2条进行防护、避车。驻站联络员应坚守岗位，及时通知来车信息。

5.8.3 在可靠的地方存放仪器，及时充电并保养。可以锁定的一律锁定，以防仪器被盗、受损。

5.9 撤除防护

5.9.1 收工返回人员全部到达安全区域后，作业负责人应及时通知驻站联络员撤除防护。

5.9.2 驻站联络员没有接到作业负责人撤除防护通知、现场防护员未确认所有作业人员已返回安全区域时，禁止撤离。

5.9.3 驻站联络员、现场防护员在返回时，必须在路肩或路旁行走, 禁止上道。

6.检查与考核

6.1 所有作业人员、机具全部到达安全区域或驻地后，作业负责人应对当天工作进行小结，预报次日工作安排，并及时向检查监控车间汇报当天安全、任务及伤损情况。

6.2 作业负责人组织进行对标，分析当日作业安全、质量情况；对作业中存在的安全、质量问题，查找原因，制定措施，落实责任。

7.回放作业一日标准化 7.1准备工作

7.1.1及时收集探伤数据，做好数据的准备工作，打开回放软件及回放数据文件。

7.1.2检查各通道颜色设置，根据仪器半月测试数据拼图、结合现场有接头则在接头处进行精确的拼孔确认，特别要注意70°探头回波图拼孔的准确性。

7.2.作业情况回放

7.2.1检查任务（探测里程、道岔数量）、周期完成情况及数据的完整性。7.2.2回放记录作业人员每公里探伤时间。7.2.3根据要求进行任意长度超速情况统计

7.2.4检查全天探伤灵敏度情况（如有接头则在接头处检查探伤灵敏度）对灵敏度异常调节前后进行原因确认，同时确认仪器有无故障。

7.3.作业全过程数据回放

7.3.1对现场放过疑似波形结合现场记录确认，并打上标记。7.3.2对现场各类接头进行确认。

7.3.3对成段鱼鳞伤地段打上鱼鳞伤起始和结束标记。7.3.4对回放发现的疑似伤损打上标记。

7.3.5对现场各类违标作业情况（标记情况、接头探伤速度、波形显示、耦合失检等）进行分析并做成记录。

7.4.回放工作结束

7.4.1对回放过程中回放人员所打的标记进行统计并做成记录。7.4.2对回放中发现的疑似伤损图形进行统计并记录。7.4.3对成段鱼鳞伤按有关要求进行统计并记录。

7.4.4做出本回放人员当天回放记录情况，报回放工区工长，所有数据存档保存。

7.4.5回放工区工长汇总全部回放记录，对违标作业机其它影响探伤质量的情况，对回放发现的疑似伤损数量处所，根据波形情况提出处理意见上报车间。

7.4.6车间主任根据回放记录，参考回放工区建议意见，启动相应处理程序，对各类发现的问题机疑似伤损进行补救、整改及处理。

第三篇：超声波探伤通用作业指导书

超声波探伤通用作业指导书

一、适用范围

超声检测适用场内球铁铸件的检测。

二

引用标准

EN 12680-3:2003 铸造 超声检测 第三部分：球墨铸铁件

三、检测范围

就铸件检测部位问题与客户达成协议或技术部指定。需要阐明如何对这些部位进行检验，既采用点式还是扫描检验方法，还要说明从哪个方向进行检验。

四

一般要求

1、超声检测人员应具有一定的基础知识和探伤经验。并经考核取得有关部门认可的资格证书。

2、探伤仪

①量程设定，对于在钢材中传导的丛波和横波来说，至少保证在10mm到2m的范围内可以在量程中进行连续选择。

②增益，至少保证在80分贝范围内，测量精度为1分贝，超过80分贝，最大单位间距可为2分贝。

③时基线性和垂直线性小于屏幕调整范围的5%。

④至少适用于单晶片探头和双晶片探头脉冲回波技术中标称频率在0.5MHz到5MHz（包括5MHz）的范围。

3、探头

① 纵波直探头的晶片直径应在10~30mm之间，工作频率1~5MHz，误差不得超过±10%。

② 横波斜探头的晶片面积应在100~400mm²之间，K值一般取1~3.③ 纵波双晶直探头晶片之间的声绝缘必须良好。

3、仪器系统的性能

① 在达到所探工件的最大检测声程时，其有效灵敏度余量不得小于10dB。

② 仪器与探头的组合频率与公称频率误差不得大于±10%。

③ 仪器与直探头组合的始脉冲宽度（在基准灵敏度下）：对于频率为5MHz的探头，宽度不大于10mm；对于频率为2.5MHz的探头，宽度不大于15mm。

④ 直探头的远场分辨力应不小于30dB，斜探头的远场分辨力应不小于6dB。

五、探伤时机及准备工作

1、工件要集中到指定的位置。

2、工件在外观检查合格后方可进行超声探伤，所有影响超声探伤的油污及其他附着物应予以清除。

3、探伤面的表面粗糙度Ra为6.3μm。

六 探伤方法

1、为确保检测时超声波声束能扫查到工件的整个被检区域，探头的每次扫查覆盖率应大于探头直径的15%。探头的扫查速度不应超过150mm/s。耦合剂应透声性好，且不损伤检测表面，如机油，浆糊，甘油和水等。

2、灵敏度补偿

① 耦合补偿 在检测和缺陷定量时，应对由表面粗糙度引起的耦合损失进行补偿。

② 衰减补偿 在检测和缺陷定量时，应对材质衰减引起的检测灵敏度下降和缺陷定量误差进行补偿。

③ 曲面补偿 对探测面是曲面的工件，应采用曲率半径与工件相同或相近的试块，通过对比实验进行曲率补偿。

六、系统校准与复核

1、一般要求

系统校准应在标准试块上进行，校准中应使探头主声束对准反射体的反射面，以获得稳定和最大的反射信号。

2、新购探头测定

新购探头应有探头性能参数说明书，新探头使用前应进行前沿距离、K值、主声束偏离、灵敏度余量和分辨力等主要参数的测定。

3、检测前仪器和探头系统测定

使用仪器----斜探头系统，检测前应测定前沿距离、K值和主声束偏离，调节或复核扫描量程和扫查灵敏度。

使用仪器----直探头系统，检测前应测定始脉冲宽度、灵敏度余量和分辨力，调节或复核扫查量程和扫查灵敏度。

4、检测过程中仪器和探头系统的复核

遇到下述情况应对系统进行复核：

① 校准后的探头、耦合剂和仪器调节旋钮发生改变时；

② 检测人员怀疑扫描量程或扫描灵敏度有变化时；

③ 连续工作4h以上时；

④ 工作结束时。

5、检测结束前仪器与探头系统的复核

每次检测结束前，应对扫描量程进行复核。如果任意一点在扫描线上的偏移超过扫描线读数的10%，则扫描量程应重新调整，并对上一次复核以来所有的检测部位进行复检。

每次扫描结束前，应对扫查灵敏度进行复核。一般对距离-波幅曲线的校核不应少与3点。如曲线上任何一点幅度下降2dB，则应对上一次复核以来所有的检测部位进行复检；如幅度上升2dB，则应对所有的记录信号进行重新评定。

6、校准、复核的有关注意事项

校准、复核和对仪器进行线性检测时，任何影响仪器线性的控制器（如抑制或滤波开关等）都应放在“关”的位置或处于最低水平上。

七、探伤方法

1、探测方向

一般在探测面上两相互垂直的方向上进行并尽量扫查到工件的整个体积

3、探伤灵敏度的确定

① 纵波直探头探伤灵敏度的确定

当被探部位的厚度不大于探头的3倍近场区时，一般选用底波确定探伤灵敏度。由于几何形状所限，不能获得底波者或是探测厚度大于45mm而小于3倍近场区时，可直接采用试块法确定探伤灵敏度。

② 纵波双晶直探头灵敏度的确定

按需要选择不同直径平底孔的试块，并测试一组不同探测距离的平底孔。调节衰减器，使其中最高的回波幅度达到满刻度的80%。不改变仪器的参数，测出其他平底孔回波的最高点，将其标定在荧光屏上，连接这些点，即是对应于不同平底孔的纵波双晶直探头的距离——波幅曲线。

4、补偿

① 表面粗糙度补偿

在探伤和缺陷定量时，应对由表面粗糙度引起的能量消耗进行补偿。

② 曲面补偿

对于探测面是曲面的工作，可采用曲率与工件相同或相近（0.9~1.5倍）的参考试块，否则应补偿因曲率不同引起的声能损失。

③ 探伤灵敏度一般不低于工件最大探测距离出的φ2mm平底孔当量。

5、探伤灵敏度的复查

探伤中应检查探伤灵敏度，发现探伤灵敏度有改变时应重新调整。当增益电平降低2dB以上时，应对上一次校准以来所检查的工件进行复探；当增益电平升高2dB以上时，应对所有缺陷进行重新定量。

八、缺陷记录

① 记录当量平底孔径超过φ4mm的单个缺陷的位置和波幅。

②

记录当量平底孔直径超过φ2mm的缺陷密集区及其最大缺陷的位置和分布，缺陷密集区面积以12mm×12mm的方块作为最小度量单位。③

记录由缺陷引起的底面回波降低区域和数值。

④ 不属于上述情况，但探伤人员能判定是否危害性的缺陷也予以记录。

九、探伤报告

探伤报告应包括下述内容：

1、委托探伤的单位，探伤报告编号，签发日期。

2、铸件的名称、编号、材料牌号、探伤面的表面粗糙情况。

3、探伤仪的型号、探头型号、探伤频率、耦合剂、探伤灵敏度和扫查方式。

4、在草图上标明检测区域，如有因几何形状限制而检测不到的部位也必须在草图上标明。

5、缺陷的类型、尺寸和位置。

6、探伤等级和探伤结论。

7、探伤人员和审核人员签字。

第四篇：超声波探伤作业指导书

超声波探伤作业指导书 适用范围

本作业指导书适用于母材厚度不小于8mm的铁素体类钢全焊透熔化焊对接焊缝脉冲反射法手工超声波检验。不适用于铸钢及奥氏体不锈钢焊接，外径小于159mm钢管对接焊缝，内径小于等于200mm的管座角焊缝及外径小于250mm和内径小于80％的纵向焊缝。2 引用标准

JB4730-94《压力容器无损检测》

GBll345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》 GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》 3 试验项目及质量要求

3.1 试验项目：内部缺陷超声波探伤。3.2 质量要求 3.2.1 检验等级的分级

根据质量要求检验等级分A、B、C三级，检验的完善程度A级最低，B级一般，C级最高。检验工作的难度系数按A、B、C顺序逐级增高，应按照工种2的材质、结构、焊接方法，使用条件及承受荷载的不同，合理的选用检验级别。检验等级应按产品的技术条件和有关规定选择或经合同双方协商选定。3.2.2 焊缝质量等级及缺陷分级 表3.2.2 焊缝质量等级

一级

评定等级 检验等级 探伤比例

II B级 100%

二级 III B级 20% 内部缺陷 超声波探伤

3.2.3 探伤比例的计数方法

探伤比例的计数方法应按以下原则确定：①对工厂制作焊缝，应按每条焊缝计算百分比，且探伤长度不应小于200mm，当焊缝长度不足200mm时，应对整条焊缝进行探伤；②对现场安装焊缝，应按同一类型，同一施焊条件的焊缝条数计算百分比，探伤长度应不小于200mm，并应不少于l条焊缝。3.2.4 检验区域的选择

3.2.4.1 超声波检测应在焊缝及探伤表面经外观检查合格后方可进行，应划好检验区域，标出检验区段编号。

3.2.4.2 检验区域的宽度应是焊缝本身再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30％的一般区哉，这区域最小10mm，最大20m。3.2.4.3 接头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其它外部杂质。探伤区域表面应平整光滑，便于探头的自由扫查，其表面粗糙度不应超过6.3um，必要时进行打磨。a、采用一次反射法或串列式扫查探伤时，探头移动区应大于2.5δk，(其中，δ为板厚，k为探头值)；b、采用直射法探伤时，探头移动区域应大于1.5δk。

3.2.4.4 去除余高的焊接，应将余高打磨到与临邻近母材平齐。保留余高焊缝，如焊缝表面有咬边，较大的隆起和凹陷等也应进行适当修磨，并做圆滑过渡以免影响检验结果的评定。3.2.5 检验频率

检验频率f一般在2-5MHZ的范围内选择，推荐选用2—2.5MHZ区称频率检验，特殊情况下，可选用低于2MHZ区或高于2.5MHZ的检验频率，但必须保证系统灵敏度的要求。3.2.6 检验等级，探伤面及使用k值(折射角)见表3.2.6 表3.2.6

板厚mm 探伤面 A 单面单 侧

B

C

探伤法

使用折射角或k值

直射法及一 次性反射法 直射法

70°(k2.5、k2.o)70°或60°(k2.5、k2.o、k1.5)45°或60°;45°和60°，≤25 >25—50

单面双侧或 双面单侧

45°和70°并用(k1.o或k1.5，>50—100 >100 ／

(k1.o和k1..5，k1．0和k2．O并用)

／

双面双侧

45°和60°并用(k1．0和k1．5或k2．O)仪器、试块、耦合剂、探头

4.1 仪器CTS-2000笔记本式数据超声波探伤仪 4.2 试块 CSK-IA 试块 CSK-ⅡA 试块 4.3 耦合剂

应选用适当的液体或模糊状物作耦合剂。耦合剂应具备有良好透声性和适宜流动性，不应对材料和人体有损伤作用。同时应便于检验后清理。典型耦合剂为水、机油、甘油和浆糊。在试块上调节仪器和产品检验应采用相同的耦合剂。4.4 探头：斜探头、直探头 5 仪器的调整的校验 5.1 基线扫描的调节

荧光屏时基线刻度可按比例调节为代表缺陷的水平距离ι，深度h或声程S。

5.1.1 探伤面为平面时，可在对比试块上进行时基线扫描调节，扫描比例依据工作厚度和选用的探头角度来确定，最大检验范围应调到时基线满刻度的2／3以上。

5.1.2 探伤面曲率半径R大于W2／4时，可在平面对比试块上或探伤面曲率相近的曲面对比试块上，进行时基线扫描调节。5.1.3 探伤面曲面半径R小于等于W2／4时，探头楔块应磨成与工件曲面相吻合，按GBll345-89第6.2.3条在对比试块上作时基线扫描调节。

5.2 距离一波幅(DAC)曲线的绘制

5.2.1 距离一波幅曲线由选用的仪器、探头系统在对比试块上实测数据绘制，曲线由判废线、定量线、评定线组成，不同验收级别各线灵敏度见表5.2.1 表中DAC是以上φ2mm标准反射体绘制的距离一波副曲线，即DAC基准线。评定线以上定量线以下为I区，定量线至判废线以下的Ⅱ区，判废线及以上区域为Ⅲ区(判废区)距离——波幅曲线的灵敏度 表5.2.1

级别 板厚mm DAC 判废线 定量线 评定线

DAC-4dB DAC-12dB DAC-18dB

DAC+2dB DAC-8dB DAC-14dB

DAC DAC-6dB DAC-12dB

A

B

C

8—46 >46-120 >46-120

5.2.2 探测横向缺陷时，应将各线灵敏度均提高6dB。

5.2.3 探伤面曲率半径R小于等于W2／4时，距离一波幅曲线的绘制应在曲线面对比试块上进行。

5.2.4 受检工件的表面耦合损失及材质衰减应与试块相同，否则应进行传输损失修整，在1跨距声程内最大传输损差在2dB以内可不进行修整。

5.2.5 距离一波幅曲线可绘制在坐标纸上，也可直接绘制在荧光屏刻板上。5.3 仪器调整的校验

5.3.1 每次检验前应在对比试块上，对时基线扫描比例和距离一波幅曲线<灵敏度>进行调整或校验。校验点不少于两点。5.3.2 在检验过程中每4h之内检验工作结束后应对时基线扫描和灵敏度进行校验，校验可在对比试块或其他等效试块上进行。

5.3.3 扫描调节校验时，如发现校验点反射波在扫描线上偏移超过原校验点刻度读数的10％或满刻度5％(两者取较小值)，则扫描比例应重新调整，前次校验后已经记录的缺点，位置参数应重新测定，并予以更正。

5.3.4 灵敏度校验时，如校验点的反射波幅比距离一波幅曲线降低20％或2dB以上，则仪器灵敏度应重新调整，而前次校验后，已经记录的缺陷，应对缺陷尺寸参数重新测定并予以评定。6 初始检验 6.1 一般要求

6.1.1 超声检验应在焊缝及探伤表面经外观检查合格并满足GBll345-89第8.1.3条的要求后方可进行。

6.1.2 检验前，探伤人员应了解受检工件的材质、结构、曲率、厚度、焊接方法、焊缝种类、坡口形式、焊缝余高及背面衬垫、沟槽等情况。

6.1.3 探伤灵敏度应不低于评定线灵敏度。

6.1.4 扫查速度不应大于150mm／S，相邻两次探头移动间隔保证至少有探头宽度10％的重叠。

6.1.5 对波幅超过评定线的反射波，应根据探头位置、方向、反射波的位置及6.1.2条了解焊缝情况，判断其是否为缺陷。判断缺陷的部位在焊缝表面作出标记。6.2平板对接焊缝的检验

6.2.1 为探测纵向缺陷，斜探头垂直于焊缝中心线放置在探伤面上，作锯齿型扫查。探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊缝截面及热影响区。在保持垂直焊缝作前后移动的同时，还应作10°～15°左右移动。

6.2.2 为探测焊缝及热影响区的横向缺陷应进行平行和斜平行扫查。B级检验时，可在焊缝两侧边缘使探头与焊缝中心线成10°～20°斜平行扫查。C级检验时，可将探头放在焊缝及热影响区上作两方向的平行扫查，焊缝母材厚度超过lOOmm时，应在焊缝的两面作平行扫查或者采用两种角度探头(45°和60°或45°和70°并用)作单位两个方向平行扫查，亦可用两个45°探头作串列式平行扫查。对电渣焊缝还应增加与焊缝中心线45°的斜想向扫查。

6.2.3 为确定缺陷的位置、方向、形状、观察缺陷动态波形或区分缺陷讯号与伪讯号，可采用前后、左右、转角、环绕等四种探头基本扫查方式。6.3 曲面工作对接焊缝的检验

6.3.1 探伤面为曲面时，按规定选用对比试块，并采用6.2条的方法进行检验。C级检验时，受工件几何形状限制，横向缺陷探测无法实施时，应在检验记录中予以注明。

6.3.2 环缝检验时，对比试块的曲率半径为探伤面曲率0.9-1.5倍的对比试块，均可采用，对比试块的采用。探测横向缺陷时按6.3.3条的方法进行。

6.3.3 纵缝检验时，对比试块的曲率半径与探伤面曲率半径之差应小于10％。

6.3.3.1 根据工件的曲率和材料厚度选择探头角度，并考虑几何临界角的限制，确保声束能扫查到整个焊缝厚度；条件允许时，声束在曲底面的入射角度不应超过70°。

6.3.3.2 探头接触面修磨后，应注意探头入射点和折射点角或K值的变化，并用曲面试块作实际测定。

6.3.3.3 当R大于W2／4采用平面对比试块调节仪器，检验中应注意到荧光屏指示的缺陷深度或水平距离与缺陷实际的径向埋藏深度或水平距离弧长的差异，必要时应进行修正。6.4 其它结构焊缝的检验

尽可能采用平板焊缝检验中已经行之有效的各种方法。在选择探伤面和探头时应考虑到检测各种类型缺陷的可能性，并使声束尽可能垂直于该结构焊缝中的主要缺陷。7 规定检验 7.1 一般要求

7.1.1 规定检验只对初始检验中被标记的部位进行检验。

7.1.2 对所有反射波幅超过定量线的缺陷，均应确定其位置，最大反射波幅所在区域和缺陷指示长度。表7.1.2mm

检验等级

A

灵敏度 评定灵敏度 定量灵敏度 判废灵敏度

7.2 最大反射波幅的测定

7.2.1 对判定的缺陷的部位，采取6.2.3条的探头扫查方式，增加探伤面、改变探头折射角度进行探测，测出最大反射波幅并与距离一波幅曲线作比较，确定波幅所在区域，波幅测定的允许误差为2dB。

Φ3 Φ4 Φ6

Φ2 Φ3 Φ6

Φ2 Φ3 Φ4

B

C

7.1.3 探伤灵敏度应调节到评定灵敏度，见表7.1.2直探头检验等级评定。7.2.2 最大反射波幅A与定量线SL的dB差值记为SL±——dB 7.3 位置参数的测定

7.3.1 缺陷位置以获得缺陷最大反射波的位置来表示，根据相应的探头位置和反射波在荧光屏上的位置来确定如下全部或部分参数。

a、纵坐标L代表缺陷沿焊缝方向的位置。以检验区段编号为标证基准点(即原点)建立坐标。坐标正方向距离上表示缺陷到原点的距离。

b、深度坐标h代表缺陷位置到探伤面的垂直距离(mm)，以缺陷最大反射波位置的深度值表示。

c、横坐标q代表缺陷位置离开焊缝中心线的垂直距离，可由缺陷最大反射波位置的水平距离或简化水平距离求得。7.3.2 缺陷的深度和水平距离(或简化水平距离)两数值中的一个可由缺陷最大反射波在荧光屏上的位置直接读出，另一个数值可采用计算法、曲线法、作图法或缺陷定位尺求出。

第五篇：超声波传感器在铁路钢轨探伤中的应用

超声波传感器在铁路钢轨探伤中的应用

（上海动化学院测仪器 上海200072）

摘要： 无损检测(Nondestructive test，NDT)是指不破坏和损伤受检物体，对其性能、质量、有无内部缺陷进行检测的一种技术。无损检测技术是提高产品质量，促进技术进步不可缺少的手段，特别随着新材料、新技术的广泛应用，各种结构零件向高参量、大容量方向发展，不仅要提高缺陷检测的准确率和可靠性，而且要把传统的无损检测技术和现代信息技术相结合，实现无损检测的数字化、图像化、实时化、智能化。

关键词：无损检测；超声波；精度

The application of Ultrasonic sensors in the railway rail flaw

detection(School of Mechatronic Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China)Abstract:NDT(Nondestructive test)is a kind of detection technology which test detection without damaging component.Nondestructive testing technology improves the product quality and is the indispensable means to promote technological progress.Especially with the wide application of new materials and new technology, the parts of various structure develop in the direction of high parameter, large capacity.We shall not only improve the accuracy and reliability of defects detection, but also improve the traditional nondestructive testing technology with modern information technology, to realize the combination of digitalization, visualization, real-time, and intellectualization of nondestructive testing.Key words: Ultrasonic;flaw detection;accuracy

1.引言

工业上常用的无损检测方法有五种：超声检测(UT)、射线探伤(RT)、渗透探查(PT)、磁粉检测(MT)和涡流检测(ET)。其中超声检测是利用超声波的透射和反射进行检测的。超声波可以穿透无线电波、光波无法穿过的物体，同时又能在两种特性阻抗不同的物质交界面上反射，当物体内部存在不均匀性时，会使超声波衰减改变，从而可区分物体内部的缺陷。因此，在超声检测中，发射器发射超声波的目的是超声波在物体遇到缺陷时，一部分声波会产生反射，发射和接收器可对反射波进行分析，精确地测出缺陷来，并显示出内部缺陷的位置和大小，测定材料厚度等。

超声检测作为一种重要的无损检测技术不仅具有穿透能力强、设备简单、使用条件和安全性好、检测范围广等根本性的优点外，而且其输出信号是以波形的方式体现。使得当前飞速发展的计算机信号处理、模式识别和人工智能等高新技术能被方便地应用于检测过程，从而提高检测的精确度和可靠性。

超声波无损探伤(NDI)是超声无损检测的一种发展与应用，其设备有：超声探伤仪、探头、藕合剂及标准试块等。其用途是检测铸件缩孔、气泡、焊接裂纹、夹渣、未熔合、未焊透等缺陷及厚度测定。

超声无损检测在最近几十年中得到了较大的进展,它已成为材料或结构的无损检测中常用的手段。由于超声检测可以在线进行、超声波对人体无害又不改变系统的运行状态，因此，在材料或结构的无损检测中得到了广泛的应用。2.超声探伤原理

超声探伤是无损检测的主要方法之一。它能非破坏性地探测材料性质及内部和表面缺陷(如裂纹、气泡、夹渣等)的大小、形成和分布情况，具有灵敏度高、穿透力强、检测速度快和设备简单、成本低等一系列特点。2.1 基本原理

超声波探伤具有反射和透射两种方法。其中反射方法精确度较高。图1 是脉冲回波探伤仪原理图。脉冲发射器通过探头将超声波短脉冲送入试件，当回波从试件的缺陷或边界返回时，通过信号处理系统，在示波器上加以显示，并将其幅度和传播时间显示出来。如果已知试件中的声速，则根据示波器上的读数所获得的脉冲间的传输时间即可获得缺陷的深度。

图1 脉冲回波探伤仪原理图

2.2 探伤分类

超声探伤方法很多，可以按不同的方式进行分类。

现将几种常用的分类方法介绍如下。

(1)按原理分类

按探伤原理分类可分为脉冲反射法、穿透法和共振法。脉冲反射法是一种利用超声波探头发射脉冲到被检测试块内，根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法。脉冲反射法又包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法等。

(2)按耦合方式分类

按耦合方式分类如图2 所示。

图2 按耦合方式探伤分类图

(3)按探伤显示方法分类

按探伤显示方法分类可分为A 型显示，B 型显示与C 型显示。其中A 型显示只显示缺陷的深度： B 型显示探伤仪，可显示工件内部缺陷的横断面形状，此时示波器横坐标代表探头在工件面上的位置，纵坐标代表缺陷的深度。探头沿工件移动与示波管扫描线的水平移动是同步的，为使图象保留在荧光屏上，应选用长余辉示波管，且探头移动速度不能太快： C 型显示探伤仪,可以显示工件内部缺陷的平面图形。

(4)按智能方式分类

上述探伤方法如由人工操作，则为人工探伤。如使试样或探头移动，在它的移动中利用超声波自动地检测缺陷并予以显示或指示(喷色)的方式，称为超声自动探伤。自动探伤要有探伤仪(带闸门装置)，显示装置，探头及其夹持机构。根据探头设置方式的不同还可大致分为如下几种探伤方式：直接接触方式，此方式只用在探伤速度不高且表面光滑的场合，如轨道、无缝钢管和轴等： 局部水浸方式是超声探伤中最适用的方式，还可细分为其他方式，但原理是同样的： 全水浸方式用于工件的某部分(如粘结层)或管类的精密探伤，当水槽机构设计成可以进行自动探伤的情况下，除去工件的装卸以外，探伤可以全部自动化，如果工件加工精度高，而且水槽内架设的探头夹持机构、移动架的精度也高，则探伤的精度也高。

3.超声探伤技术在无损检测中的应用

3.1机车检测方面的应用

3.1.1在高速钢轨检测中的应用

我国铁路运营线路近七万公里，而且铁路正在向高速、重载的方向发展。超期服役的钢轨数量很大，线路上的钢轨在承担繁重的运输任务过程中，不免要产生各种肉眼能看见及看不见的损伤如侧磨、轨头压溃、剥离掉块、锈蚀、核伤、水平裂纹、垂直裂纹、周边裂纹等。

如图3 所示，当被检钢轨内部有一个裂纹缺陷(或其他缺陷)，将超声波探头放在被检钢轨的某一表面部位(该面称作探伤面、检测面)，探头向被检钢轨发射超声波信号，超声波穿过界面进入被检钢轨内部，在遇到缺陷和两介质的界面时都会有反射，反射信号被探头接收后，通过探伤仪内部的电路转换，就可以把缺陷信号和底波信号形象地显示出来，如图4 所示。根据超声波的声程推算，就可以轻易地将缺陷信号和底波信号区分开，然后通过超声波试块进行定标，就可以实现对钢轨缺陷的定位和定量。

图3 超声探伤示意图

3.1.2在车轮缺陷检测中的应用

轮对是车辆走行部中最重要的部件之一，对轨道车辆轮对的检测并准确地判断其缺陷位置一直是铁道运输部门非常重视的问题。该系统采用电磁超声探伤技术，实现轮对踏面的缺陷检测，包括：踏面剥离及剥离前期检测： 踏面表面及近表面裂纹检测。

图4 超声波探伤仪显示缺陷示意图

电磁超声探伤系统利用超声表面波的脉冲反射原理进行缺陷检测。当轮对沿钢轨运行到探头位置，轮对踏面接触探头的瞬间，EMAT(电磁超声探伤技术)在车轮踏面表面及近表面激发出电磁超声表面波脉冲，超声表面波将沿踏面表面及近表面圆周以很小的损耗传播。如图5 所示，超声表面波在踏面双向传播(顺时针和逆时针)，沿车轮表面及近表面传播1 周后回到探头位置，EMAT 探头检测到返回的超声表面波后形成第1 次周期回波(图5 中RT 波)： 未衰减的超声波继续沿踏面传播，依次形成第2 次、第3 次周期回波，,直到能量衰减到设备无法检测为止。

图5 探头在踏面激发的超声表面波

当车轮踏面表面及近表面有裂纹或剥离等缺陷存在时，超声波在缺陷端面处一部分能量被反射，沿原传播路径返回并被探头检测到，形成缺陷回波(图6 中E波)： 另一部分能量绕过缺陷端面继续传播，形成周期性回波(图6 中RT 波)。通过正常的周期回波(RT)与缺陷回波(E)的对比分析，可以定性分析当前轮对的踏面缺陷状况。3.1.3在轮辋缺陷检测中的应用

随着我国铁路行车速度的提高，尤其是动车组的开行给行车安全提出新的考验，转向架关键部件如轮辋、车轴、轴承等局部位置承受更大的应力，要求检测过程速度加快、检测时间间隔变小、检测范围扩大，给铁路无损检测领域提出更高的技术要求。

根据轮辋缺陷裂纹的走向特点，将轮辋缺陷分为三类。

图6 表面波传播原理

(1)周向缺陷：沿车轮踏面圆周方向并与踏面圆周方向平行：(2)径向缺陷：方向垂直踏面，与车轮直径方向平行：(3)轴向缺陷：轮辋内部与车轴方向平行。

在探伤实验中，通过在样板轮上打平底孔、刻槽的方式形成人工缺陷模拟轮辋的实际缺陷，平底孔的直径或刻槽的宽度与实际裂纹尺寸成当量关系，相控阵探头分别置于踏面(I)和轮缘内侧(II)进行扫查，样板轮工缺陷如图7 所示，缺陷# 为距轮缘顶端40 mm且垂直轮辋侧面3 mm 深30 mm 的平底孔： 缺陷? 为距踏面10 mm 垂直轮辋侧面3 mm 深30 mm 的平底孔： 缺陷% 为距踏面50 mm 垂直轮辋侧面 3 mm 深90 mm 的平底孔： 缺陷&为轮辋与轮辐交接区域，朝踏面方向3 mm、孔底距踏面40 mm 的平底孔： 缺陷为轮缘根部靠踏面侧2 mm 深周向刻槽，槽宽小于等于2 mm。

根据超声检测脉冲回波反射的特点，周向缺陷采用纵波相控阵直探头从踏面进行扫查： 径向缺陷采用纵波相控阵直探头在轮缘内侧面进行扫查： 轴向缺陷采用纵波相控阵直探头、横波相控阵斜探头均能扫查到。

图7 轮辋人工模拟缺陷探伤

3.2 建筑和土木方面的应用

3.2.1超声在测定混凝土结构强度及厚度的应用(1)强度检测技术

超声波检测是利用混凝土的抗压强度与超声波在混凝土中的传播参数(声速)之间的相关性来检测混凝土强度的。混凝土的弹性模量越大，强度越高，超声波的传播速度越快。经试验，这种相关关系可以用非线性数学模型来拟合，即通过实验建立混凝土强度和声速的关系曲线。现场检测混凝土强度时，应该选择浇筑混凝土的模板侧面为测试面，一般以200 mm(200 mm 的面积为一测区。每一试件上相邻测区间距不大于2 m。

测试面应清洁平整，干燥无缺陷和无饰面层。每个测区内应在相对测试面上对应的辐射和接收换能器应在同一轴线上，测试时必须保持换能器与被测混凝土表面有良好的耦合，并利用黄油或凡士林等耦合剂，以减少声能的反射损失。按拟定的回归方程计算或查表取得对应测区的混凝土强度值。

(2)声波反射法测量厚度

如图8 所示，超声波从一种固体介质入射到另一种固体介质时，在两种不同固体的分界面上会产生波的反射和折射。声阻抗率相差越大，则反射系数也越大，反射信号就越强。所以只要能从直达波和反射波混杂的接收波中识别出反射波的叠加起始点，并测出反射波到时，就可以由式(1)计算混凝土的厚度:

式中：H 为混凝土厚度： C 为混凝土中声速： T 为反射波走时： L 为两换能器间距。由(1)式知，要准确得到厚度,关键是如何设法测得较准确的混凝土声速C 和混凝土结构底面波反射声时T。当换能器固定时，L 是一个常数。

图8 反射法测量厚度原理图

3.2.2超声在桥梁混泥土裂缝检测中的应用

桥梁结构的使用性能及耐久年限，主要由设计、施工和所用材料的质量等诸多因素共同决定。由于设计、施工和材料可能存在某些缺陷，这些缺陷会使桥梁结构先天存在着某些薄弱之处： 此外，桥梁在营运使用中又会受到不可避免的人为损伤及各种大自然侵蚀，带来后天病害。

如图9 所示，先在与裂缝相邻的无缺陷混凝土利用*测法计算出超声波在测距为2a 的混凝土中的声时t0 ：再将超声换能器置于裂缝两侧各为a 的距离，计算出跨缝测试超声波的声时tc，计算裂缝深度dc 公式为 :

图9 桥梁检测示意图

3.3 焊接方面的应用

采用超声相控阵技术及B 扫描实时成像技术，通过足够数量的探头排列和触发时间控制，并选用不同频率范围，可以实现嵌入式电阻丝电熔连接接头的检测。

通过对比超声图像与接头实剖图，发现该方法能可靠地检出物体中的缺陷，并能较精确地确定缺陷位置和大小。在聚乙烯管道安装工程中的检测进一步验证了该技术的可靠性。

检测示意图如图10 所示。超声相控阵检测结合B扫描技术可以判断检测截面上电阻丝的位置，从而可以判断由于管材和套筒配合过紧造成的电阻丝垂直方向的错位情况，从实剖图上得到验证如图11 所示，比较超声成像图和实剖图可以看出，相控阵超声方法对金属丝有较好的分辨效果，连很微小的位移也能分辨出来，定位精度达0.5 mm。

图10 焊接检测示意图

图11 电阻丝错位图

超声相控阵技术及B 扫描实时成像方法对聚乙烯管电熔接头各类缺陷有较好的检出能力。对大量含缺陷电熔接头进行检测和试验研究，对比超声成像图和实剖图，发现该方法对于聚乙烯电熔接头的各类缺陷均有较高的检测灵敏度和检出精度。通过城镇聚乙烯燃气管道安装工程检测实践，验证该技术能实现嵌入式电阻丝电熔连接接头的检测。

4.结语

现代意义的无损检测技术是随着各种科学技术的发展而发展起来的。超声检测作为无损检测的一种重要方法和热点研究，主要集中在研制适应性强、灵敏度高的探头： 为判断缺陷性质而对各种缺陷数学模型的建立： 缺陷的检出和信号分析技术： 无损*价的量化研究以及拓展超声检测在其他领域的应用。它的优点是对平面型缺陷十分敏感，一经探伤便知结果，易于携带，多数超声探伤仪不必外接电源，穿透力强。局限性是藕合传感器要求被检表面光滑，难于探出细小裂缝，要有参考标准，为解释信号要求检验人员素质高。

超声检测技术未来将会向着以下几个方面发展:

(1)向高精度、高分辨率方向发展。

(2)高温条件下的测量明显增多，在线检测、动态检测增多。

(3)在若干领域向超声无损*价发展，使得超声检测内容有了新的内涵。如超声检测技术与断裂力学相结合，对重要构件进行剩余寿命*价： 超声检测技术与材料科学相结合，对材料进行物理*价。

(4)在无损检测方面向定量化、图像化方向发展,超声检测系统将进一步数字化、图像化、自动化、智能化。

(5)现代信息处理技术如数值分析法、神经网络技术、模糊技术、遗传算法、虚拟仪器技术将广泛应用于超声检测技术领域。

随着各种科学技术在超声检测及探伤中的不断深入应用，相信超声检测作为许多领域产品质量保证的重要手段之一必将得到更多的关注与提高。

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