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钢轨头部近表面中心部位核伤的探测 工务段检控车间 关键词 钢轨核伤 超声波检测 探头偏斜角摘要：钢轨核伤是钢轨伤损中危害性最大的缺陷之一，如不及时发现和处理，一但发展到一定直径时，在列车荷载力的作用下，瞬间会发生钢轨折断，其后果将不堪设想。随着轨型变化和列车速度提高，钢轨承载力大小和方向的变化，以及钢轨擦伤和焊补增多，引起核伤产生部位分布规率改变。从近年来检测核伤解剖情况来看，起源于轨头中心部位的核伤比例上升，值得从事钢轨检测工作者的重视。为此我通过对该类轨头中心部位核伤的特征进行了分析思考。缺陷的特点：此类缺陷的疲劳源主要置于轨头中心距离中心点表面下、焊补层下和擦伤面下，且缺陷较小。一、 问题的提出及原因分析:1 传统70探头对钢轨轨头探伤，为增大超声波的扫查范围,入射声束与轨面探头的前进方向存在一个偏角,使超声波经轨颚多次反射,利用一次波和二次波进行探伤。1、 偏角对一次波的影响。如图：图中0点为声波入射点，AOC为探头偏角，用2（）表示，BOD为折射角，用3（）表示，一次波波束轴线在轨头横断面的投影角用1（）可通过下式计算：tg=,tg=,tg=又：AC=tgOA，BC=，则tg=tgtg （1）从上式可知，探头偏角和K值影响一次波在轨头横断面的投影。2、 偏角对二次波的影响根据钢轨受力分析和大量核伤解剖证明，核源中心一般距轨头内侧面510mm，顶面向下715mm，如果使二次波与轨头侧面平行，对核伤的检出很有利。在探伤时我们主要利用二次波来发现核伤。因此在选择偏角时应尽量使二次波与侧面平行。据铁科院75Kg/m钢轨超声波探伤小车研究报告，有如下关系：Ksin= tg2q （2）式中：K探头K值-偏角q轨颚倾角43、60轨q=18.450、75轨q=14由式2可知，探头偏角与轨颚倾角q和K值有关，所以在探测不同轨型时应考虑不同K值的探头和选择不同的偏角。不同轨型探头偏角的选择: 轨型65666768697043、6020519518617616715850、75144137131124118112这样虽然能增加70探头声束在轨头内的扫查范围,但还是不能对轨头中心近表面缺陷进行有效的检出，易造成轨头中心部位核伤的漏检。二、采取措施：对钢轨中心区域核伤检测是多种多样的，从超声波理论上说只要使发射声波与缺陷反射面垂直为最好。由于钢轨探伤的特殊性，只有一个合适的探测面、检测工作量大、钢轨表面擦伤、掉快多，伤损往往藏于擦伤和掉块下等原因，选择操作简单实用的探伤方式是确保伤损有效发现不可忽略的环节。 根据钢轨中心近表面小核伤探测需要，应注重以下三个方面：一调整探头偏角，使声束移向轨头中心；二检出擦伤或焊补层下的核伤，应依靠二次波进行探伤；三是保持探头与轨面有较大的接处面，探头偏离轨面中心不宜过多。按这三个条件唯有采用减小探头偏角，同时探头位置适当偏离轨头中心，使70探头发射的超声波经轨额中心向轨头中心反射，这样二次波声束覆盖范围由轨头侧面转向轨头中心。要使探头一次波经轨额中心反射，每一种偏角扫查时探头偏移量是不同的，偏角越小探头偏心量越大，另外，偏角越小的探头发射声束经轨额反射后二次波越靠近轨头中轴线。探头偏角与偏心量二者间相互制约的关系，是由轨额中心反射面尺寸限制，如果不按这一客观条件实施小偏角方发扫查，往往一次波无法经轨额获得最佳反射，部份声束直接入射轨腰，使扫查范围减小，而且过接头时有很强螺孔波干扰37探头探伤。根据二次波声束宽度和理论推算，60Kg/m轨70探头小偏角扫查选5最好，在这一角度下，探头横向偏移量约为17mm。小偏角扫查主要是利用二次波进行探伤，扫查面积大，检出缺陷位置离探头入射点远，对藏于擦伤、掉快、焊补层下和焊补边沿向中心倾斜的核伤检出都有利，这也是偏角20或0扫查方发中不易检出的核伤，但是三者之间能起到相互弥补的作用。 70探头小偏角扫查，由于偏角改小后，一、二次波的声程和扫查范围发生改变，使轨额部、轨顶面一些非缺陷回波位置稍有改变，显示规律会有些变化，这一点在实际探伤中值得注意。三、结论： 根据核伤大部份所发生的位置以及对行车安全的危害性，在钢轨探伤中，特别是在曲线上股、焊补轨、