《地铁钢轨轨腰孔超声检测方法》征求意见稿

前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4人员要求 5设备要求 5.1超声探伤仪 5.2探头 5.3试块 5.4耦合剂 5.5综合性能 6技术要求约定 7准备工作 7.1工作包 探伤仪参数设置 声程-波幅包络线 入场核查 8扫查要求 8.1钢轨踏面清理 8.2耦合 8.3扫查方式 8.4扫查灵敏度 9检测评定 9.1轨腰孔反射波 9.2轨腰孔裂纹反射波 9.3评定结论 10记录要求 11报告内容 附录A（规范性）对比试块 7A.1ATNT-RWH对比试块的技术要求 7A.2对比试块的结构 附录B（规范性）综合性能测试方法 8B.1仪器设置 B.245。通道探伤灵敏度余量 附录C（资料性）计轴器孔典型包络线和反射波 9C.1包络线 错误！未定义书签。C.2反射波 附录D（资料性）胀钉孔典型包络线和反射波 10D.1包络线 错误！未定义书签。D.2反射波 附录E（资料性）螺栓孔典型包络线和反射波 11E.1包络线 错误！未定义书签。E.2反射波 附录F（资料性）典型界面连波和裂纹反射波 14F.1包络线 错误！未定义书签。F.2反射波 参考文献 T/ATNT？—202？本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由易县轨道无损检测协会提出并归口。本文件起草单位：。本文件主要起草人：。本文件为首次发布T/ATNT？—202？1地铁钢轨轨腰孔超声检测方法本文件规定了地铁钢轨轨腰工艺孔裂纹的A型脉冲反射式超声检测方法，包括人员要求、设备要求、准备工作、扫查要求、检测评定、记录要求及报告内容。本文件适用于实验室的检测和线路的检测。本文件适用于轨腰工艺孔的直径范围为10mm~31mm。其它钢轨轨腰工艺孔（铁路、有轨电车、轻轨等）和其它直径轨腰工艺孔的裂纹检测可参考使用。注：本文件中钢轨轨腰工艺孔简称为轨腰孔。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2585—2021铁路用热轧钢轨GB/T9445无损检测人员资格鉴定与认证GB/T19799.1无损检测超声检测1号校准试块GB/T23905无损检测超声检测用试块JB/T10061A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件JB/T10062超声探伤用探头性能测试方法TB/T1632.1—2014钢轨焊接第1部分：通用技术条件TB/T2344.1—2020钢轨第1部分43kgm～75kgm钢轨JJF746超声探伤仪JJF1294超声探伤仪换能器校准规范JJF1487超声波探伤试块校准规范3术语和定义GB/T12604.1、GB/T27664.1、GB/T27664.2和GB/T27664.3界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1时基线timebase在显示器上按照时间或声程记录标定的A型显示的横坐标。[来源：GB/T12604.1—2020，5.1.15]3.2时基线性linearityoftimebase由经校准的衰减发生器或已知厚度平板的多次反射所提供的输入信号与其在时基线上所指示的信号位置之间接近成正比关系程度的一种度量。[来源：GB/T27664.1—2011，3.15]时基线性linearityoftimebase水平线性horizontallinearity反射体的位置和信号在超声检测仪时基线上显示位置之间呈正比关系的程度。[来源：GB/T12604.1—2020，5.1.19]T/ATNT？—202？23.3幅度线性linearityofverticaldisplay输入到超声检测仪接收器的信号幅度与其在超声检测仪显示屏（或附加显示器）上所显示的幅度近成正比关系程度的一种度量。[来源：GB/T27664.1—2011，3.16]幅度线性linearityofamplitude垂直线性verticallinearity信号幅度与其在超声检测仪显示器上的垂直高度之间成正比关系的程度。[来源：GB/T12604.1—2020，5.1.10]3.4灵敏度余量sensitivitymargin超声波探伤系统中，以一定电平表示的标准缺陷探测灵敏度与最大探测灵敏度之间的差值。[来源：JB/T9214—1999，3.1]3.5分辨力resolution超声检测设备的特性,以能够对两个反射体提供可分离指示时两者的最小距离来确定。需区别在声传播方向上的纵向分辨力与垂直于传播方向的横向分辨力。[来源：GB/T12604.1—2005，7.1.7]3.6纵向分辨力axialresolution超声检测系统对两个位于不同检测距离目标的分辨能力。[来源：GB/T12604.1—2020，5.3.6]4人员要求检测人员应按GB/T9445的要求进行资格鉴定与认证，并取得相应检测方法等级的资格证书。如获得易县轨道无损检测协会颁发的证书。各级别检测人员所从事的工作与其资格等级和方法相适应。检测人员应经过钢轨的生产工艺、轨腰孔的加工工艺和本文件的专项培训，熟悉掌握各种孔的反射波特点，并取得培训合格证书。检测人员应得到雇主或责任单位的工作授权。5设备要求5.1超声探伤仪5.1.1应具有波形扩展或移位（或其它称呼）功能，以调整显示屏上反射波显示的水平位置和反射波显示的声程范围。应可根据轨腰孔的声程、波幅绘制包络线。5.1.2探伤仪投入使用前应依据JJF746进行校准，校准参数应包括衰减器误差、时基线性误差、幅度线性误差，校准参数应满足JJF746的计量性能要求。5.1.3应根据探伤仪的使用情况和性能稳定性进行再校准，确定探伤仪持续满足要求。5.1.4应根据探伤仪的使用情况依据JB/T10061标准对探伤仪的水平线性、垂直线性进行核查，水平线性误差应≤2%，垂直线性误差应≤4%。正常使用情况下，建议核查周期3个月，并保留核查记录。5.2探头35.2.1采用频率2.5MHz的45°探头。外观无损伤，连线柔韧，接头插接可靠，屏蔽良好。无双峰和波形跳动、闪动或抖动现象。适用的工作环境温度：-20℃~50℃。5.2.245°探头晶片尺寸相当于：13mm×13mm。5.2.3探头使用前应依据JJF1294进行校准，校准参数应满足JJF1294的计量特性要求。5.3试块5.3.1应配置测量仪器性能、探头性能和综合性能的标准试块。如：GB/T23905的CSK-IA或CSK-IB、CS-1-5、GB/T19799.1的1号校准试块、JB/T10062的DB-PZ20-2或Z20-4等。5.3.2应配置专用的轨腰孔ATNT-RWH对比试块以设置扫查灵敏度，对比试块的要求见附录A。5.3.3标准试块和对比试块在投入使用前应依据JJF1487进行校准，并应根据腐蚀、损伤等情况进行再校准。5.4耦合剂所用耦合剂应符合委托方的要求，应确保良好的声耦合。可选用水、机油或超声检测专用耦合剂。5.5综合性能5.5.1超声探伤仪、探头、耦合剂、导线组合使用前，应对探伤灵敏度余量和纵向分辨力进行测试。当组合项目发生变化时，应进行再测试，并应根据使用情况进行再测试。5.5.245°探头通道探伤灵敏度余量应≥65dB，纵向分辨力应≥20dB。5.5.3测试方法见附录B。6技术要求约定在轨腰孔检测前，委托方与受托方应约定以下特殊要求：a）检测钢轨的型号；b）轨腰孔加工方法及几何尺寸；c）套筒几何尺寸、材质及安装方法；d）选用的对比试块及应检出的人工缺陷，包括钢轨型号、轨腰孔加工方法，人工裂纹的数量、角度、深度；e）检测时机（加工轨腰孔后、安装套筒后、运行状态等）。7准备工作7.1工作包进入现场检测前，应准备好检测所需要的检测仪、探头、耦合剂及备用品，备用品包括：探头、探头线、耦合剂、150mm钢板尺（经校准）、100mm等腰直角三角板、除锈刷、打磨机、抹布、照明灯、防护用品。所有携带物品应装入工作包，以确保安全进、出线路和检测工作的顺利完成。7.2探伤仪参数设置7.2.1声程和深度声程和深度设置为使轨腰孔波显示在屏幕水平的60%~80%。7.2.2其它参数探伤仪其它参数设置与综合性能测试时的参数设置相同。7.3声程-波幅包络线T/ATNT？—202？47.3.1应根据检测钢轨的类型（或型号）、孔大小、孔套筒，选择ATNTRWH-1或ATNTRWH-2对比试块，用ATNTRWH对比试块上的5#孔反射波制作孔波游动轨迹的包络线。7.3.2选用ATNTRWH-2对比试块制作孔反射波包络线时，应区分1#和5#反射波的差异，应区分2#、3#、4#孔的人工缺陷反射波与1#孔无人工缺陷孔反射波的差异。7.3.3由于孔加工、铜套镀层厚度、铜套的安装（或工艺）或其它原因，轨腰孔和套筒的界面反射波会出现连续的两个、三个反射波或四个反射波（简称为界面连波）。5#孔出现界面连波时，用界面连波中的最高波制作孔波游动轨迹的包络线。7.3.4包络线制作7.3.4.11#孔的最高反射波的声程为SP0（单位mm）。7.3.4.21#孔反射波波高可识别，波高不低于噪声电平的四倍，声程大于SP0的反射波最大声程为SPH7.3.4.31#孔反射波波高可识别，波高不低于噪声电平的四倍，声程小于SP0的反射波最小声程为SPL7.3.4.4在探伤仪DAC曲线制作的自定义模式下，以声程至少SPL、SP0、SPH及其对应的反射波为基础波高三点制作包络线。在轨腰孔直径允许的情况下，可在SPL和SP0之间、SP0和SPH之间各插入等间距点，多于三点制作包络线。如：用6点SP0-6mm、SP0-3mSP0+9mm做包络线。7.3.4.5通过设置使屏幕显示基础波高加3dB的一条包络线（例如只显示判废线+3dB）。7.3.4.6如果轨腰孔波为单波，用探伤仪的扩展功能，使SP0声程处反射波（1#孔的最高反射波）处于屏幕的水平中心区域，轨腰孔直径为D，屏幕0刻度处的声程大约为[SP0-(D+20)/2]mm，屏幕满刻度的声程大约为[SP0+(D+20)/2]mm，屏幕的水平声程范围大约为(D+20)mm。检测60kg/m钢轨直径13mm计轴器孔，45°通道SP0约为132mm，屏幕0刻度声程约为132-(13+20)/2=111.5(mm)，屏幕满刻度声程约为132+(13+20)/2=148.5(mm)，屏幕的水平声程范围大约为(13+20)mm，即33mm。7.3.4.7如果轨腰孔波为界面连波，用探伤仪的扩展功能，使SP0声程处反射波（1#孔的最高反射波）处于屏幕的水平中心区域，轨腰孔直径为D，屏幕0刻度处的声程大约为[SP0-(D+20)/2]mm，屏幕满刻度的声程大约为[SP0+(D+20)/2]mm，屏幕的水平声程范围大约为(D+20)mm。7.3.4.8典型的直径为13mm、19mm和31mm轨腰孔包络线见附录C~附录F。7.4入场核查开始检测工作前，应检查探伤仪设置、包络线、信噪比、综合性能。进入线路检测现场前，还应核查工作包。8扫查要求8.1钢轨踏面清理开始检测前，应清理干净钢轨踏面探头移动区域影响探伤的污物、锈蚀、油漆或其它外来物。8.2耦合45°探头在钢轨踏面扫查应耦合良好，所用耦合剂应与综合性能测试、包络线制作时所用耦合剂相8.3扫查方式T/ATNT？—202？5使用45°探头在钢轨踏面纵向中心线移动扫查轨腰孔（直径为D），分别在轨腰孔的左侧和右侧扫查，在孔波最高位置处的前后扫查至少覆盖（1.5D+30）mm，见图1。在纵向移动探头过程中，探头宜有3°~5°的左右摆动。每个扫查区扫查轨腰孔时纵向移动行程至少1个周期，每个周期时间不应短于2s。图1扫查示意图8.4扫查灵敏度如果委托方（或客户、业主等称呼）没有提出探伤灵敏度，调节增益，使ATNTRWH对比试块上反射波最弱的人工缺陷或约定的人工缺陷的最高反射波波高为80%满屏幕作为探伤灵敏度。在设定的探伤灵敏度下，扫查ATNTRWH对比试块，规定的各人工缺陷反射波波信噪比≥12dB，如不满足要求应检查探伤仪或其设置、耦合条件。根据钢轨踏面与对比试块踏面的表面状态差异，再提高2dB~6dB以补偿耦合损失作为扫查灵敏度。现场检测完毕离开现场后，应在4h内对扫查灵敏度进行验证并记录。如果扫查灵敏度不满足要求，本时段检测无效。9检测评定9.1轨腰孔反射波如45°探头扫查轨腰孔的反射波为单一反射波，在探头移动（含摆动）过程中，反射波在包络线下连续升高、降低。参见附录C~附录E。如45°探头扫查轨腰孔的反射波为界面连波，界面连波在包络线下连续升高、降低，界面连波一起升高或降低，相对高度、相对间距变化较小，参见附录F。界面连波为偶发现象应记录。9.2轨腰孔裂纹反射波9.2.1根据轨腰孔裂纹与钢轨纵向水平的夹角定义裂纹的名称。夹角为0°的裂纹称为水平裂纹，夹角为90°的裂纹称为垂直裂纹，夹角为β且位于轨腰孔中心上方的裂纹称为上β裂纹，夹角为β且位于轨腰孔中心下方的裂纹称为下β角度裂纹。如上15°裂纹、下45°裂纹等。9.2.2如轨腰孔出现裂纹，屏幕出现轨腰孔反射波和裂纹反射波两个反射波（双波），裂纹反射波在轨腰孔反射波之后。参见附录C~附录E。9.2.3随探头的移动（含摆动），双波的相对高度发生变化，但轨腰孔波仍在包络线下连续升高、降低。参见附录C~附录E。9.2.4随探头的移动（含摆动），双波的相对间距发生变化。参见附录C~附录E。9.2.5水平裂纹的反射波和下β角度裂纹波先出现在包络线之外。9.2.6如果出现界面连波，探头移动时裂纹波与界面连波的相对高度和间距随探头的移动而变化，裂6纹波会与界面连波重叠、分离。参见附录F。9.2.7典型的直径13mm、19mm、31mm轨腰孔反射波和裂纹反射波、界面连波和裂纹反射波参见9.3评定结论如未发现裂纹反射波或其它异常反射波，评为合格。如轨腰孔出现裂纹反射波，应通过双人双设备验证，确认为裂纹则记录、报告，评为不合格或报废。如发现其它异常反射波（不局限于轨腰孔及其周边），应采用TB/T1632.1-2014标准的附录A规定的单探头法扫查验证，如为缺陷反射波应记录、报告，但不做评定。如轨腰孔出现偶发的界面连波，应记录、报告，但不做判定。10记录要求检测原始记录应包括但不限于如下内容：a)委托方、项目名称、项目编号、检测地点及轨腰孔相关的信息（直径、套筒）；b)本标准编号；c)检测设备唯一性编号标识；d)探头唯一性标识；e)耦合剂；f)对比试块型号和唯一性标识；g)发现裂纹、异常反射波的具体位置及标识信息；h)偶发的界面连波的具体位置及标识信息；i)探伤灵敏度、扫查灵敏度，灵敏度验证时间及验证结论；j)检测评定结果；k)检测时间（日期、时间范围）、检验员、验证人员（如有）信息。11报告内容检测报告应包括但不限于如下内容：a)委托方、项目名称、项目编号、检测地点及轨腰孔相关的信息（直径、套筒）；b)本标准编号；c)检测日期范围；d)发现的裂纹、异常反射波的具体位置及标识信息；e)偶发的界面连波的具体位置及标识信息；f)评定结果；g)批准人及批准时间。T/ATNT？—202？7对比试块A.1ATNT-RWH对比试块技术要求对比试块的材质和尺寸应符合TB/T2344.1—2020或GB/T2585—2021标准新钢轨，一般情况下采用60kg/m钢轨加工。在加工对比试块前，钢轨应经超声探伤，轨头、轨腰、轨底应无缺陷反射波。轨腰孔的加工方式应与线路钢轨轨腰孔的加工方式相同。A.2对比试块结构ATNT-RWH-1对比试块的结构见图A.1，其中1#、5#孔无人工缺陷，2#、3#、4#孔加工宽0.3mm~0.5mm深1.5mm人工缺陷（裂纹C1为水平裂纹，C2为β角度方向上裂纹，C3为β角度方向下裂纹，C4为垂直裂纹。一般情况下，β=45°。可根据检测需求，增加孔或加工不同角度、深度的裂纹，如β=15°、β=25°、β=37°,深度3mm、深度5mm。孔距钢轨端面应≥40mm，孔间距应≥100mm。孔直径D及其高度h应与实际检测的钢轨保持一致。如：胀钉孔直径19mm、计轴器孔直径13mm、60kg/m钢轨h为79mm。单位为毫米图A.1ATNT-RWH-1对比试块结构图ATNT-RWH-2对比试块的结构见图A.2，ATNT-RWH-2是在ATNT-RWH-1的1#—4#孔安装套筒，套筒和高h轨腰孔的配合为过盈配合。套筒的材料、几何尺寸选用、安装方法与实际检测对象（线路轨腰孔）保持一致。如：直径13mm的计轴器孔，d为12.2mm，D为13mm，套筒材料为铜合金；直径19mm的胀钉孔，d为12.2mm，D为19mm，套筒材料为无氧铜。1#和5#用于对比套筒对轨腰孔反射波的影响。单位为毫米图A.2ATNT-RWH-2对比试块结构图T/ATNT？—202？8（规范性）综合性能测试方法B.1仪器设置抑制：0。声程：150mm。其它参数设置（发射电压或强度、检波方式、阻尼、重复频率等）：可用设备的默认值，也可做适当调整，但测试综合性能的设置值应作为检测工作中的设置参数。B.245°通道探伤灵敏度余量、空载始脉冲宽度B.2.1将探伤仪、导线连接，调节探伤仪灵敏度，使电噪声电平高度为10%满刻度，灵敏度为S0。B.2.2将探伤仪、导线、探头连接，将探头压在CSK-IA（或CSK-IA、1号校准试块）标准试块上探测R100圆弧面，中间加适当耦合剂，耦合良好，移动探头使R100弧面反射波最高。再调节灵敏度，使反射波高为50%满刻度，灵敏度为S2。B.2.3探伤灵敏度余量为-(S2-S0)dB。B.345°通道探伤分辨力B.3.1将探伤仪、导线、探头连接，探头压在CSK-IA（或CSK-IB）标准试块的刻槽底面上探测φ50mm、φ44mm两孔，中间加适当耦合剂，耦合良好，移动探头使两孔反射波等高且最高。在此基础上再调节灵敏度，使等高反射波高为100%满刻度，测量等高反射波波谷的高度h(%满刻度)。B.3.2按照下列公式计算探伤纵向分辨力R：R=20×lg(100/h)式中：R—纵向分辨力，单位dB。h—反射波波高，单位%。B.3.3若h=0或等高波能够完全分开，则取R＞30dB。T/ATNT？—202？9（资料性）计轴器孔典型包络线和反射波C.1包络线壁厚小于0.5mm的黄铜套过盈配合安装在地铁60kg/m钢轨φ13mm轨腰计轴器孔。45°探头通道用ATNTRWH-2对比试块（h=79mm）制作的包络线（1#孔和5#孔相同），包络线见图C.1。C.2反射波45°探头通道孔反射波和人工缺陷（宽0.5mm深1.5mm裂纹）反射波见图C.1。a)轨腰孔反射波（SPL）b)轨腰孔最高反射波（SP0）c)轨腰孔反射波（SPH）d)轨腰孔反射波与水平裂纹反射波（叠加）e)轨腰孔反射波与水平裂纹反射波（分离）f)轨腰孔反射波与与垂直裂纹反射波g)轨腰孔反射波与上45°裂纹反射波h)轨腰孔反射波与下45°裂纹反射波图C.1计轴器孔包络线和反射波T/ATNT？—202？（资料性）胀钉孔典型包络线和反射波D.1包络线壁厚4.9mm的无氧铜套过盈安装在地铁60kg/m钢轨φ19mm轨腰胀钉孔。45°探头通道用ATNTRWH-2对比试块（h=79mm）制作的包络线，1#孔和5#孔相同反射波相同，包络线见图D.1。D.2反射波45°探头通道孔反射波和人工缺陷（宽0.5mm深1.5mm裂纹）反射波见图D.1。a)轨腰孔反射波（SPL）b)轨腰孔最高反射波（SP0）c)轨腰孔反射波与水平裂纹反射波d)轨腰孔反射波与垂直裂纹反射波e)轨腰孔反射波与上45°裂纹反射波f)轨腰孔反射波与下45°裂纹反射波图D.1胀钉孔包络线和反射波T/ATNT？—202？（资料性）螺栓孔典型包络线和反射波E.1包络线地铁60kg/m钢轨φ31mm轨腰孔螺栓孔，45°探头通道用ATNTRWH-1对比试块（h=79mm）制作包络线，包络线见图E.1。E.2反射波45°探头通道孔反射波和人工缺陷（宽0.5mm深3mm裂纹）反射波见图E.1。a)轨腰孔反射波（SPL）b)轨腰孔最高反射波（SP0）c)轨腰孔反射波（SPH）d)轨腰孔反射波与水平裂纹反射波e)轨腰孔反射波与垂直裂纹反射波f)轨腰孔反射波与下15°裂纹反射波图E.1螺栓孔包络线和反射波g)轨腰孔反射