铝热焊教材8.9.doc

铝热焊焊缝探伤工艺 武汉铁路局探伤管理组第一章 铝热焊焊接工艺简介铝热焊铝粉、氧化铁粉、铁钉霄和铁合金等按一定比例配成铝热焊剂，高温火柴点火，发生激烈的化学反应和冶金反应，得到高温钢水和熔渣。高温钢水注入予热铸模中，将轨端溶化，冷却后即把两根钢轨焊在一起。下面以我局常用的法国铝热焊为例,介绍钢轨焊接的十三部工艺：一、 到焊接现场前的准备工作1. 技术交底和施工组织:2. 机具及材料准备:3. 选配合适的焊剂: PD3(U75V)-U71MN 钢轨对接时 选用 U71MN 焊剂U71MN稀土 钢轨对接时 选用 稀土 焊剂PD3(U75V)稀土 钢轨对接时 选用 稀土 焊剂二、 在焊接现场的准备工作1. 检查造成安全事故的隐患：如潮湿的道碴、作业现场湿滑等。2.挖一个废物弃置坑（深30mm）,保持焊接附近及弃置坑的干燥。3.将预热装置连接好。（预热枪、管、表、缸瓶等）三、 轨道的准备工作1.轨温计测轨温：（1）15 可以直接预热；（2）15在预热前将两端各1M范围内钢轨预热到37。2.轨道的工作空间：（1）焊头距离轨枕 100mm；（2）道碴距轨底100mm；（3）松开焊头两侧36根枕木的扣件及垫板。（直线地段3根、曲线地段6根）3.稳固钢轨：在焊接过程中始终保持焊缝衡定不变。（1）15M范围内的钢轨上紧扣件；（2）温差大时，应借助拉伸器；（3）检查焊缝变化的方法：在焊头两侧第3或第4根轨底及轨枕上作划线标记。4.打磨钢轨焊接部位的毛刺及飞边，清刷干净。5.启动并准备好锯轨机、推瘤机及打磨机等。四、钢轨端头的准备1.下列情况焊头要进行处理：（1）裂纹、伤损的钢轨用锯轨机切完再焊；（2）氧气切割过的焊头用锯轨机切掉至少100mm；（3）其他焊接焊过的焊头用锯轨机切掉后再焊；（4）坍塌接头低塌2mm、长度20mm 可以直接焊，否则要锯掉；（5）螺孔距轨端的距离100mm（避免螺孔在加热后产生细小裂纹，并造成伤损及扩大，最终在螺孔处形成伤损）。2.轨端处理应采用好的锯轨机切割，用直角尺检查，要求轨端平直度1mm。3、轨端清洁长度为100150 mm，用手砂轮或钢丝刷清除，轨端应避免产生氧化隔离层。如钢轨锈蚀严重，则轨端清洁长度应为1M,不影响对正.五、钢轨端头的对正钢轨端头的对正，是铝热焊工艺中最难也是最关键的部分。1、钢轨对正的四要素：（1）轨缝：252mm。如轨缝23mm，热容量小，轨端未熔化就已经冷却，会造成未焊合的缺陷；如轨缝27mm，会造成预热不足，而且钢水不足填满焊缝间隙。两者均影响焊接质量。锯轨可能会产生三种结果：两轨端平行，最好；上大下小（两侧均在1mm公差范围内），也可以；上小下大，不行，因为会严重影响预热效果。（2）尖点（垂直对正）：用1M直尺及塞尺设置。木枕 3.2mm；轨枕1.6 mm。这是起步值，现场要根据情况，适当调整，不能出现低接头，也不能出现高接头。（3）水平对正：用1M直尺先内侧、在外侧，在轨头、轨腰、轨底对正。若轨头宽度有误差，以工作边对齐；若轨头有侧磨，在侧磨处垫入侧磨垫条。若钢轨高度有误差，误差3mm，将高差放在轨底；若钢轨高差38mm，需采用拉伊台克公司一种特制的砂模及组件进行接。 （4）不等倾斜调整：用1M直尺，检查轨底及轨底、轨腰拐角园弧处，如不密贴，则要调整。如两根待焊接存在不等倾斜而不调整，则造成提前疲劳断裂！2.对正调整用23次调整好，顺序始终是：轨缝尖点水平不等倾斜。3.用A型对正架，注意事项：（1）调尖点时，左右螺杆要松开；（2）调水平时：应左松右紧或左紧右松；（3）对正架在浇注后15分钟才能拆除，不得提前！4.对正注意事项：（1）对正前一定要调好钢轨的大方向；（2）如有低接头，也应提前进行处理；（3）对正过程中，不要碰焊接区域的钢轨及枕木、对正架等；（4）对正好后，应在轨底上对正架下塞上木楔。六、砂模的准备检查：1.检查QPCJ组件齐全。（1）无破损、无受潮、干燥；（2）1对侧砂模、1个底砂模、1个分流塞（起分流作用）。2.密封：（1）将两个侧砂模在焊缝处磨合，消除侧砂模与钢轨间的间隙，防止夹皮的产生。如有夹皮，尤其在拐角处的夹皮，会产生应力集中，从而影响焊头的强度。（2）将锉刀将侧砂模底部与钢轨底部磨平。（否则上好底砂模后，会造成侧砂模顶起，轨底轨腰拐角处吻合不好，产生夹皮！）3.安装：（1）底模安装：居中，误差在1 mm以内。有螺杆的一侧放在轨道外侧（高一侧）。安装底板时固定螺栓不要上得太紧，以免挤坏底砂模。（2） 检查对正情况，这是最后一次机会了！（3）安装侧砂模：居中安装，有溢流口的放在轨道内侧（低一侧）。砂模固定夹不要上得太紧，以免挤坏侧砂模。4.模泥：（1）模泥太少，会干裂，造成钢水泄露；模泥太多，会无法烘干，潮气排不出，易形成气孔。因此模泥要适量、从下到上均匀涂抹。（2）每个焊头模二遍泥；一般每桶泥模34个头。 5.做2个堵漏棒。七、预热预热是铝热焊接的灵魂，也是工艺中最关键的部分。1.预热的目的：（1）提高待焊轨轨端的温度，减少与铝热钢熔池的温差。（2）消除砂模中残余的湿气。2.影响预热的关键因素：（1）氧气、丙烷的质量、压力（流量）（2）预热的时间；（3）火焰的调节。法国铝热焊气体的流量是通过预热装置及压力来保证的，所以用法国铝热焊，一定要用法国的整套预热装置。（注：预热管子：10M长、内径9.0mm，在规定的压力下，控制气体的流量氧气在105升/分、丙烷在42升/分左右。管子不能随意加长，如加长，则必需要增加预热时间。）3.预热支架的调整：（1）离轨面50 mm（3、2 mm）；（2）垂直、居中。4.压力的调整：压力标准：氧气：70PSI=0.49Mpa=4.9bar 丙烷：10PSI=0.07Mpa=0.7bar调压：打开枪上氧气、丙烷的阀门；把瓶上的调压阀松开，松到底，低压归零；打开瓶，顺时针打压力，调到规定压力；关闭预热枪阀。5.火焰的调节：(1)粗调：在砂模外调火焰。开丙烷阀门点火开氧气阀门，出现蓝色焰心再打开丙烷、氧气，交替调整到焰心约12mm稳定丙烷完全打开氧气部分打开。(2)精调：燃烧器放入砂模内的调整。稍关氧气阀门再新打开约1/3转，声音变化均匀，火焰高在砂模上方约半米，即火焰的临界点再开始按跑表计时。6.预热时间：见光盘及培训手册19页的表。对中国的钢轨：50Kg轨4分钟 60Kg轨5分钟 75Kg轨6分钟。法国要求用工业丙烷，如用液化石油气纯度不如工业丙烷，建议可适当延长预热时间20秒1分钟。7.预热温度：根据法国试验室测量结果：轨头：650；轨腰：720750；轨底：550（可不讲）8.预热效果及注意事项：（1）分流塞应放在砂模外侧预热；（2）预热枪放在型腔内：以轨缝居中;和钢轨垂直,保证预热均匀。（3）不间断的注视整个预热过程，轨头颜色发红正好。（4）防止预热不足：易产生气孔缺陷，尤其是轨底角部位。防止预热过渡：会形成局部高温，造成缩孔及疏松缺陷，造成疲劳断裂。（如预热过渡，应马上检查压力，否则把氧气调小一些，及时解决过热现象。）（5）注意防回火塞堵塞情况，避免因堵塞造成气体流量，影响预热效果。如发现堵塞后拆去防回火塞，则应适当缩短预热时间。（防回火塞是易损件，应及时更换）。9.预热结束：（1）关闭氧气、丙烷阀门，关掉钢瓶。（2）将预热后的分流塞放入砂模顶部的入口处，用钢丝刷把轻敲之。八、焊药的准备预热浇注的时间应小于30秒，因此，在预热的同时，应准备焊药。1.检查组件齐全、干燥。（1）坩锅及坩锅盖干净，无破损及裂缝、裂纹。 （2）自熔塞安全地位于底部中央位置。 （3）焊药的包装袋是密封及干燥的。如有结块或包破损应扔掉。2.焊药：旋转地倒入坩锅中，顶面成锥面。3.高温火柴：斜插入，和锥面平行，插入深度25mm。4.焊药标签贴在记录本上。九、浇注1.点火时间：预热后越快越好。预热浇注的时间应小于30秒。2.点火深度：高温火柴插入深度25mm，太浅或太深均影响反应过慢或过快。3.计时：从浇注后砂模中流出最后一滴钢水（熔渣）时，开始按秒表计时，一直到焊接结束。浇注反应的时间一般为222秒。4.堵漏：两人手拿堵漏棒，一旦发生钢水泄漏现象，及时堵住。如堵不住，一旦漏出，应立即离开现场。5.注意：一次性坩锅应放置时应稍作转动，居中放置。十、拆模及推瘤1.拆模：（1）浇注结束后5分钟可以拆模，可稍推迟1020秒，不得提前。避免热焊头在冷却过程中提前受力，影响强度。 （2）拆模过早：会影响冷却过程，造成脆性焊头，影响强度。拆模过晚：难以清除多余焊料，影响推瘤。 （3）废渣盘不要漏出、不要倒在水中、不要放在轨枕上；未冷却前不要倒入弃渣坑中。（4）顶部砂模推掉后，用钢丝刷快速清理轨顶面的封箱泥，避免随推瘤刀头一起进入焊缝内，形成夹渣或夹砂。2.推瘤：（1）浇注结束后6.5分钟可以推瘤，可稍推迟2050秒，不得提前。避免热焊头在冷却过程中提前受力，影响强度。 （2）推瘤过早：会造成热拉伤，轨头侧面发生细小裂纹，如不及时处理，会延伸到焊头里面，造成隐患。推瘤过晚：损坏刀头，推不动。（3）注意：推瘤机刀头的调整，应距轨面及侧面1.52mm。防止刀头栽头，避免造成焊头热拉伤。3.用热切凿和大锤将大、小钢柱折弯，以不影响热打磨。同时，在大钢柱底部用热切凿或砂轮切一个口子，便于冷却后好打掉大、小钢柱。十一、热打磨粗磨1.热打磨时间：正常情况：推瘤以后立即进行。当气温（轨温）低于15时，应在推瘤后加保温罩至少10分钟再进行热打磨，防止焊头骤冷，金相组织产生马氏体组织，使焊头脆断。2.精度：1mm，留有余量，冷打磨再打平。3.打磨顺序：内侧顶面、内侧圆角、内侧面；外侧顶面、外侧圆角、外侧面。见光盘的图。4.在浇注后1015分钟热打磨最好。打磨不要过快过猛，使表面过脆，避免发兰。5.浇注结束后15分钟可以拆除对正架及楔子。6.浇注结束后30分钟（轨温降到370以下时），可以过车，同时拆除起道机及拉伸器等设备。 以上两点非常重要，否则会造成焊头在冷却过程中提前受力，降低焊头的强度，而导致焊头断裂！十二、冷打磨精磨（放光盘第十二部分）1.冷打磨时间：浇注一小时以后或过车30分钟后（轨温降到90以下时）进行。打磨不要过快过猛，使表面过脆，避免发兰。2.精度：用一M直尺检查，高0.25mm、低0mm。十三、收尾工作（放光盘第十三部分）1.紧固扣件。2.捣固焊头两侧的轨枕。3.清理废料。4.作焊接报告。备注：关于焊道焊肋的打磨：为了提高焊头的承载能力，法国铝热焊在焊头周边设计了焊肋。其作用是提高焊头的截面惯性矩，起加强作用，提高焊头的强度。对轨腰及轨底坡处的焊肋，则一定不能打磨，否则焊头的加强作用完全丧失。对轨底底部的加强焊肋，现场一般不用打磨掉。只是在焊头要求送检做型式检验的疲劳强度试验时，可以将底部的焊肋打磨至与轨底平齐，这样可以消除该处的截面变化，避免了截面变化处的应力集中，可以提高疲劳强度值。 第二章 铝热焊的常见缺陷及伤损铝热焊是一种铸造组织，其常见缺陷为：缩孔和疏松、气孔、夹渣、夹砂、热裂、未焊合、螺孔裂纹等。现将主要缺陷的定义及原因进行介绍。一、 缩孔和疏松1. 缩孔(1) 缺陷定义及形成：浇铸过程中，在温度最高、最后凝固的部位，由于体积收缩后得不到外来钢水的补缩，而形成集中孔穴称为缩孔。高温钢水在冷却及凝固过程中，有体积收缩（液态收缩）是形成缩孔的主要原因。2.疏松细小而不连贯的缩孔，比较均匀地分布在焊缝的局部范围内称为疏松。疏松其内表面是不光滑的。疏松导致焊缝组织不致密现象。(图3-1为轨头疏松) 图3-1缩孔一般易发生在焊缝中心处的轨腰（预热温度最高）及轨底中央三角区（最后凝固，易形成集中疏松）等部位。3.原因分折：预热时间过长；局部高温，有过热现象。特别是轨腰及轨脚部分有局部过热现象。预热枪或砂模装偏，位置不居中，形成一侧过热现象。焊头有缩孔及疏松缺陷时，会起到疲劳核心的作用，在列车交变负荷作用下，从疲劳核心处开始逐步扩展形成较大的疲劳断裂。二、气孔气孔是铝热焊铸造组织的中最常见的缺陷之一。气孔是焊缝在凝固过程中产生和放出气体所形成。气孔表面是光滑的，一般呈圆形。(图3-2为X射线拍的钢轨底部气孔图)气孔图3-2气孔按其部位，分为内部的气孔在焊缝整个断面内均可出现，气孔尺寸有时可以很大。皮下气孔紧靠表皮下产生，一般在轨底及轨底两侧斜面上容易产生。(图3-3为轨底经打磨外露的气孔)图3-3原因分析：焊剂受潮。焊剂中带有水分，在铝热反应时，高温下水分分解在焊缝中产生气体；封箱泥过多、过湿或砂模潮湿。砂型或封箱泥中的气体不能及时的排出，容易的在轨底两角产生气孔。预热温度过低，钢水容易凝固使气体不易排出，容易在轨底两角产生气孔；预热到浇注前时间超过30秒，使预热后温度降低，也容易在轨底两角产生气孔；镇静时间不够，或铝热反应不充分，浇入砂型后继续作用形成气孔。三、夹渣夹渣是铝热焊铸造组织中常见的缺陷之一。夹渣的形成是由于熔渣进入焊缝而造成。如未能全部熔化的金属块或混入钢中的其他金属：在进行铝热反应中，熔渣未及时上浮冲走而进入型腔，粘附在钢轨表面被凝固，形成夹渣。原因分析：焊缝断面不清洁，有金属渣屑等：上砂模后未覆盖型腔口，使杂质进入砂模：轨缝过大、砂箱不密贴或产生“跑铁”现象，钢水量不够，使熔渣不能完全排出，进入型腔，最容易在轨顶部位产生夹渣；镇静时间不够，反应未完成就浇注，在型腔内继续反应生成熔渣，由于凝固快，熔渣来不及浮出就形成夹渣。四、夹砂夹砂的形成是由于型砂进入焊缝而造成。如：砂型及其耐火材料的碎屑：一次性坩埚的夹砂物主要是氧化铝与硫化锰的混合物等进入钢水。原因分析砂型不清洁不好，在磨合后未用毛刷清除掉浮砂有碎屑进入型腔中。砂箱一次没有扣准，在移动中砂型挤坏掉入型腔内：由于过热，使砂型中的砂子变成玻璃状，挤入熔合区。五、热裂在焊缝及热影响区均可产生。在焊头凝固过程中，稍低于其凝固点的一定温度范围内，强度较低，由于产生了收缩应力或受到外力超过了该温度范围内钢的强度极限时，就会产生裂纹或断裂。这种在高温区形成的断裂称为热裂。其表面常带有氧化兰色。原因分析：热裂对焊头质量影响大，会造成断轨。焊接过程中焊缝（两端钢轨）有移动，受拉，存在较大的拉应力。过早拆箱，使焊头提前受力。特别在低温时，焊缝由于受到激冷，加快收缩，加大了收缩应力，在高温区形成热裂。提前推瘤，使焊头提前受力，情况同上。同时还会在焊接表面出现热裂纹，进而发展。焊头在冷却过程中、未完全凝固时受到外力的锤击。七、未焊合：在焊接后，原来待焊的两个钢轨断面上仍没有溶化的区域，称为未焊合。未焊合缺陷一般多发生在轨头部，也有在轨底的。原因分析：未焊合对焊头质量影响大，会造成断轨。预热温度过低，铝热钢所放出的热量不足以使轨端熔化；预热时间不足或氧气、丙烷压力不足，情况同上；轨端处理不好，在轨端产生了一个脆弱的氧化层，造成熔合不好。砂箱或预热枪装偏、不居中，造成一侧预热不足。轨缝太小。焊缝内的热容量较小，在没有将钢轨端部完全熔化就已冷却，造成未焊合。轨端用氧气切割过，未用锯轨机切割，端面不平整。焊接中砂箱“跑铁”八、螺孔裂纹：在螺孔处形成的焊接裂纹，称为螺孔裂纹。螺孔裂纹对焊头质量影响大，会造成断轨。铝热焊接在冷却过程中产生一定的焊接热应力，因此，一般要求在焊缝附近不要有螺栓孔，避免在焊接热应力的作用下在螺孔处形成裂纹，在列车作用下，造成伤损。裂纹发展扩大，最后导致断轨。法国要求螺孔距焊缝应大于100mm。原因分折：螺孔距焊缝距离太近，使螺孔处在焊接热应力的作用下形成裂纹。在列车作用下，裂纹发展扩大，最后导致断轨。如带螺孔焊接时，尽量应通过调整轨缝达到焊接轨缝要求。万不得已非要锯轨时，应从钢轨两端各锯掉1013mm，切忌从钢轨一侧锯轨，使螺孔距轨缝太近，赞造成隐患。第一螺孔必须在侧砂模即砂箱的外侧，且应在第一螺孔处上封箱泥或钢塞。8、粗晶：在焊头的金相组织的方面，部分或全部断面上的晶粒粗大或不均匀，称为粗晶。要求焊缝的晶粒度比钢轨的晶粒度低一级。如PD3钢轨的晶粒度是6级，焊缝晶粒度应不低于5级。13级为粗晶粒。粗晶粒会影响焊头的疲劳强度及韧性，增加焊头的脆性。原因分析：粗晶也会造成断轨，主要是脆断。冷却速度过快，是造成粗晶的主要原因：焊头提前受力，加速了粗晶焊头的脆断。铝热焊接中所需要注意的问题内容：一、 焊剂：和钢轨类型配套：用有效期内的（拉伊台克铝热焊剂的保质期为3年）；切勿用受潮焊剂。二、设备、工艺：用对正架或对正架梁对正钢轨：用法国焊剂，要求用法国的预热装置。三、工艺：1. 轨端面处理锯轨、打磨、除锈、清理好轨端面。不允许氧割，防止轨端面出现氧化层及有油污存在等现象。若轨端垂直度达不到要求，用端磨机打磨。2. 对正用对正架对轨，保证尖点、水平、倾斜的调整，防止对正不佳和钢轨扭曲，使焊头应力加大或导致应力集中。3. 安装砂模注意消除侧砂模与钢轨间的间隙、高差。如侧砂模底面比钢轨底面高，则应用锉刀将侧砂模底面锉平，否则上夹具后把侧砂模顶起来，导致轨腰及轨底园弧处不密贴，出现在夹皮现象，易造成应力集中。底模、侧砂模安装位置必须居中，否则会造成钢轨两侧预热的不均匀，出现过热及预热不足的现象。4. 预热气体压力及流量要够：预热枪安装必须居中对称保证钢轨两侧预热均匀：如遇气温低、压力不足时，可以适当延长预热时间30秒1分钟；保证良好的预热效果，尤其是轨底良好预热效果。预热过程中注意观察轨头预热情况，轨头颜色变红即可结束预热，标准预热器时间应作为参考，而不以其为准。防回火塞为易损件，应多配几套备用，以免影响预热质量。5. 推瘤不要过早，导致热拉伤，造成出现热裂纹；推瘤机刀头距轨顶面1.52mm，防止推瘤时栽头。6. 打磨用仿形打磨机进行焊头全断面的打磨，不要用手砂轮；轨顶面打磨时留有余量，不要过渡打磨（打亏）；轮清除轨腰、轨底及拐角处所有的夹皮，避免出现在应力集中。7.低温施工（15）应在预热前对钢轨两侧各1M范围内加热至37；推瘤后，用保温罩保温10分钟再打磨，防止因为冷却过快，金相组织出现易脆断的马氏体组织。8.其他应在拆模结束后，用执切凿或角磨机在大钢柱底部刻一槽；小钢柱表面应用手砂轮打磨，切勿用锤子强烈敲击，使轨底出现裂纹源，并进而发展在断裂。 第三章 探伤方法随着铁路运力和速度的不断提高，钢轨焊缝中的各种伤损也随之发展迅速，给铁路行车安全造成极大的威胁。为此铁路局下发了武工线函200663号关于公布60KG/M钢轨铝热焊超声波探伤工艺（暂行）的通知，为提高的探伤人员的技术水平及业务素质，根据铝热焊焊缝探伤方法的特点编写以下教材。供大家学习参考。第一节 仪器、探头、试块一、探伤仪。超声波探伤仪应符合JB/T100611999的规定，并满足下述条件：1 衰减器总量80dB(在工作频段内，每12dB误差不超过1dB);2 放大器宽带不小于1MHz-8MHz；3 灵敏度余量42dB(2.5MHz纵波)； 4 分辨率26dB(2.5MHz纵波);5 动态范围26dB;6 垂直线性误差4%;水平线性误差2%。二、探头：超声波探头应符合TB/ T 2634-1995的规定，并满足下述条件：1.无双峰和波形抖动现象，探头前沿长度应能满足探伤扫查范围的需要，K2.5探头前沿长度12 mm；2. 折射角误差1.50（当折射角600时，误差20）；3. 单探头（横波）始脉冲占宽25mm（R100圆弧面增益40 dB）；4. 2.5MHz（横波）探头分辨力20 dB；相对灵敏度65dB（R100圆弧面）；5. 探头频率及晶片尺寸l 2.5P，（1016）K2.5斜探头。l 2.5P（1313）K1斜探头。l 2.5P（1313）K1.5或K2斜探头。l 2.5P20直探头。三、试块;1、标准试块：（1）、CS15灵敏度试块（2）、CSK1A试块2、对比试块：（1）、GHT1（2）、GHT2第二节 探测范围的调节方法一、斜探头1、单斜探头反射式声程调节首先在CSK1A试块上测出探头的入射点或探头前沿。然后再在CSK1A试块的100毫米圆上弧测得一、二次回波，分别调整“微调”“水平”旋钮，使一次波出在5格，二次波出在10格上。即满刻度代表横波200mm声程。2. 双斜探头反射式声程调节（双K1、K0.8）先测出探头的入射点，因为纵波的声程相当横波的一倍，用50mm标准回波探头测8次回波时，第4次回波对5格，8次回波对准刻度10格。满刻度代表横波200mm二、直探头声程调节1. 0反射式的声程调节（1）用50mm标准回波探头，在示波屏上测得4次回波，反复调整“微调”及“水平”旋钮。第一次波出在2.5格，4次波在第10格，满刻度即为纵波200毫米， 0探头在探测60KG/M钢轨时，底波应在8.8格出波。（2）0探头在CSK1A试块100mm探测面上测得一、二次回波，反复调整“微调”及“水平”旋钮，使第一次回波在刻度的5格，二次回波在10格，此时满刻度代表纵波200mm。三、斜探头K2.5水平距离的测定，该方法是示波屏横轴刻度的读数代表水平距离的定位方法。这里仅介绍一种1：2水平定位法。1.在WGT3试块上利用几个不等距340毫米横通孔来调整时间扫描线，调整方法如下、首先测出探头的入射点和K值。经计算深40mm与80mm横通孔水平距离为。L1=K2.540=100mmL2=K2.580=200mm测得深40mm、80mm3两横通孔的回波，按水平距离分别出在示波屏刻度的5格和10格上，这时示波屏满刻度代表200mm的水平距离。如图：图41 WGT3试块2.端角水平距离的测定该方法是利用钢轨端面的上端角，下端角进行水平定位的一种方法，调整步聚如下：将探头放在轨底角斜面上，前后移动找出下边角的最大反射波。如图所示，用“微调” 旋钮把该波调至L1位置，然后移动探头，找出上端角的最大的反射波，量出水平距离L2然后，用“微调”与“水平”旋钮，使该波出在示波屏上的刻度L2上。图42四、深度定位法此方法是以示波屏刻度读数代表探头反射波的垂直距离（d）。若已知垂直距离（或深度可用L=Kd）求出水平距离，用深度调整时间扫描线的方法与水平定位法相似。选择A、B、两个横通孔A孔的探测声程应在近场区以外，B孔的声程应接近所需探测的最大探测距离，反复调节，“水平”和“微调”旋钮，使两孔的最大回波各出在示波屏上与深度d1和d2相应的位置，要求精确、还应扣除横通孔半径相当深度值。图43第三节 探头的选择一、对于钢轨焊缝探伤，被检工件的厚度，缺陷取向对探头的选择起着决定性的作用，对于薄工件，探头角度需要选大些，对于厚工件，要选择角度小的探头。钢轨焊缝探伤，探头角度选择还要考虑钢轨焊缝焊筋的宽度，特别是铝热焊接头，焊筋较厚，探测焊筋时探头移动范围受限制，一次反射波探测不到焊缝的轨底位置很容易漏判，在受限制的情况下，需选择合适的角度，合适的探头前沿，使波束能扫查到整个焊缝截面，声束中心尽量与主要危险性缺陷垂直，保证探头有足够的移动距离和探伤灵敏度。根据钢轨焊缝来选择探头K值，在条件允许的情况下，尽量选K值大些的探头，一般用K2K3探头头在探测钢轨轨底角焊缝时，由于焊筋宽、坡度不规则，要检测各种伤损和整个轨底角断面，探头要有较大的移动范围，应采用短前沿探头比较适合。二、首先超声波探头应符合TB/T26341995的规定满足下述条件：1. 无双峰波和波形抖动现象，探头前沿长度应能满足探伤扫查范围的需要，2. 折射角误差小于等于1.5（当折射角大于等于60时，误差小于等于2）。3. 单探头（横波）始脉冲占宽小于等于25mm时（R100圆弧面）增益40dB。4. 横波4MHz以上的探头分辩率大于等于22dB，相对灵敏度大于等于60dB（R100圆弧上测试）。5. 2.5MHz（横波）探头分辩率等于20dB，相对灵敏度大于等于65dB（R100圆弧面）。6. 组合探头或阵列探头灵敏度相对偏差小于等于40dB，入射点相对偏差小于等于2mm。60kg钢轨轨头厚43毫米，宽73毫米要在钢轨的踏面上探测可选用K2K2.5探头。在轨头的侧面探测，可选用 K1.5K2探头。钢轨轨底三角区部位，可选用双K1、K型串列式方法探测。钢轨轨底角可探测的厚度约为11.524毫米的部位可选用单斜K2.5、2.5P（1313）短前沿探头较适宜。钢轨轨底三角区和轨腰部位，可选用单斜K1、2.5P（1313）探头，也可用前后串列式方法进行探测。铝热焊轨腰可用2.5MHZ-20直探头检查，焊缝有无晶粒粗大情况。第四节 钢轨焊缝轨头探伤方法一、钢轨轨头踏面探测方法单斜K2.5的探头探焊缝轨头时，在轨头踏面用一次波进行探测。如图3一般离钢轨踏面比较近的小气孔，及夹渣等小缺陷，单斜K2.5探头基本都能发现，但对离轨面较深的小伤损，单斜K2.5探头探测有些困难。要发现时灵敏度也比较底，（与探头的折射角有关）。二、钢轨焊缝轨头侧面探伤方法轨头的伤损，单靠K2.5在钢轨的踏面探测，不能全面扫查，并且铝热焊轨头伤损不易分清，由于轨头缺陷的取向及位置不同，探伤方法也要有所改变，不单靠K2.5探头在钢轨踏面上探测，还需用单K1.5或单K2的探头在钢轨焊筋侧面探测，伤损一般接近于轨头的两侧，有的伤损接近于轨面，必要时，用0探头在轨面扫查，如果穿透回波衰减大，回波幅度低，在分不清伤损缺陷时可与邻近的钢轨铝热焊接头对比探测。钢轨焊缝轨头宽度大于73mm，用70以上折射角探头时声程太长，所以一般选用K2.5或K2折射角的探头，用一次反射法进行探伤。如图5钢轨焊缝轨头的伤损，可用K2.5或K2单斜探头，从钢轨的头部两侧四边探伤扫查，可防止对钢轨轨头下鄂的焊筋误判为缺陷。不可缺一方向面的扫查，用这种探测方法。可避开钢轨焊筋的反射，直观，只要有波反射并达到判废灵敏度，就可判定为伤损。钢轨轨头宽73mm，按水平距离校正。调示波屏满刻度代表150mm，用（WGT3、CSK1A）试块测定。计算K2探头的理论值水平L=厚度HK值=73K2=146毫米声程S=厚度/cos6331=73/0.45=161.91毫米三、钢轨铝热焊焊缝（侧面）双K1、K型串列式探测K型串列式，是两探头从相同分别放置轨底左右两侧上，左边一个探头发射的声波被缺陷反射后正好进入另一个探头接收。利用钢轨的轨头焊缝试块，WHS1及WHS2轨头的3平底孔做为基准，仪器面板各旋钮调节至适当的位置，双K1的两只探头分别在轨头两侧，距焊筋36.5毫米处，前后平行移动，两只探头离焊筋的水平距离始终是36.5毫米。K1探头K1探头如图6两只K1探头在轨头焊缝两侧按10毫米比例前后移动时找出试块中的3平底孔的反射波，波高为80%，记下dB值，这时为双K1的该部位的判废灵敏度，在此基础上再增加6dB为扫查灵敏度。四、单K1轨腰及轨底三角区的探测1、用单K1斜探头在钢轨踏面靠近焊筋处，对焊缝轨头至轨腰、轨底三角区焊缝做纵向平行扫查，扫查范围为200毫米（两头扫查），一般情况下焊缝内有伤损则有反射回波，K1探头折射角为45，水平距离等于垂直距离，也就是示波屏出波的位置。理论值：声程S=厚度/ cos 45 S=176/0.7071=248.9水平距离L=厚度K值=1761=176毫米2、一般钢轨焊缝轨底三角区有焊筋和台阶，台阶波出波位置，用标准CSK1A试块调250毫米的声程时，台阶波和176毫米底面波在示波屏9.8格左右出波。 用标准回波探头（50mm）测十次回波，等于纵波500mm相当于横波的247.7毫米，这时的台阶波或176毫米的底面回波，在示波屏的9.4格出波。3、台阶波移动位置一般为1-3小格，焊筋台阶波根据焊筋台阶的大小及仪器灵敏度而定。一般只有单个伤损回波，根据焊缝焊筋的情况定。在换边探测焊筋时，反射波也一样有变化，有伤损时一边台阶有双波，一边台阶是单波。无伤损时，一边有回波， 一边无回波。4、钢轨的铝热焊基本上两边都有台阶反射波。钢轨焊筋有伤损时，探头入射点至焊筋的水平距离总要小于钢轨轨高。即60kg钢轨高为176毫米，就小于176毫米，因为K1的折射角是45，水平距离等于垂直距离。一般用单K1斜探头探测轨底三角区或轨腰时，将探测范围调为满刻度代表深度200mm。60KG/M轨高176毫米，轨底端角波应出在8.8格处，在探测轨底三角区时应注意观察，8.8格以前的波或冲顶的反射波，台阶波基本上出在9.1-9.4格，如图：如图7特别注意回波探头或CSK1A试块调的声程，实际出波的位置是不一样的。5、单斜K 1探测焊缝试块WHS1，第5#3平底孔伤损用单斜探头，在轨面紧靠焊筋至200毫米，探头做前后移动，探头的移动距离，探头的水平距离150毫米（深度为150毫米）这时场声程为S=150毫米cos45=212毫米3的孔波应在示波屏的8.5格出波，调节衰减器，使波高达80%，记下dB值。此时的dB值为判废灵敏度，扫查灵敏度在判废灵敏度基础上提高26dB。 图8 五、双K1、K型串列式探测钢轨轨底三角区底部伤损探测方法。图10 WHS2试块双K1串列式、K型串列式，是两探头从相同分别放置在轨底左右两侧上，左侧探头发射的声波经缺陷反射后被右侧探头接收。利用WHS2焊缝的6#3平底孔试块1、仪器面板各旋钮，应该放在适当位置，双K1的两只探头分别在轨底的两侧，距焊筋75毫米处，前后平行移动群，200毫米的横波声程不变，使轨底三角区，3的伤损回波出在萤光屏5.3格，记下该dB值波高80%此时的dB值为判废灵敏度，在提高6dB就为该部位的扫查灵敏度，2、利用钢轨轨底的对穿波定灵敏度，如图11钢轨轨底的双K1的穿透波，波高80%刻度在5.3格，声程200毫米，dB值在44dB左右，在测得轨底的dB值的基础上，再提高20dB为双K1串列式的扫查灵敏度。3、在钢轨轨底角探伤时，仪器面板各旋钮，应放在扫查灵敏度上，应高于判废灵敏度，双K1探头，一只探头放在焊筋15毫米的位置上，另一只探头放在135毫米，两只K1的探头，在轨底的两侧按15毫米的比例前后移动，两只探头要同步，两只双K1的入射点的垂直距离（水平距离）始终加起来是150毫米，焊筋两头各探测一遍如图124、钢轨的轨底角的两侧，探伤面它不是一个垂直面，而是一定的弧面，操作时，探头与探测面接触要密贴，要按比例及同步移动探头，移动时两只探头要平行与轨底，钢轨轨底角焊筋部位容易误判，在探测之前，首先了解焊筋部位的尺寸，及台阶的大小或顺台阶的方向，根据出波的情况进行鉴定。六、单斜K2.5探头轨底角探测方法，轨底角铝热焊的探测方法跟其他的焊缝探伤方法基本一样，判伤有一定区别，焊缝容易存在焊接不良缺陷，而铝热焊存在较多的是气泡，夹渣、蜂窝状的缺陷，轨底角焊筋部位容易产生夹渣或气泡等缺陷，而不是在母材的规定的尺寸内，一