关于37°探头探测螺孔裂纹经验技巧

钢轨螺孔裂纹是危及行车安全的主要伤损之一，且在钢轨伤损中所占比例达到50%以上，如不及时发现，它会迅速发展成钢轨轨头揭盖，严重影响行车安全。那有什么方法能快速地探测出螺孔裂纹呢？󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

下面就由“小雍解惑”团队成员维修技术中心探伤主管工程师王哲来带大家谈一下“关于37°探头探测螺孔裂纹经验技巧”󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

王哲，现任维修技术中心探伤主管工程师，30岁，中共党员，从事10年探伤作业及管理工作。

1 钢轨螺孔裂纹孔裂伤损的特点和规律？

线路上螺孔裂纹可能发生在任何一个螺孔，按孔裂发生方向可分为水平裂纹、斜上裂纹和斜下裂纹。

通过对我段2017年-2022年近6年发现的110根钢轨螺孔裂纹进行统计，分析发现轨端至两侧一孔区域的螺孔裂纹占轨腰裂纹伤总比的92%；其余二孔和三孔的孔裂只占到8%，并且孔裂大多发生在春秋两季。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

2 孔裂伤损的原因

螺栓孔裂纹的裂纹源通常位于螺栓孔边角处，有时是位于螺栓孔孔壁的中间部位（轨腰中心）处。起源于螺栓孔处的疲劳裂纹多数与钢轨垂向纵轴成30°～50°，疲劳裂纹的临界尺寸通常为10mm左右，随后裂纹开始快速扩展和其断口具有脆性扩展形貌特征。裂纹可以扩展到轨底或轨头，也可能扩展到轨头下颚后改变方向呈水平裂纹，导致轨头与轨腰分离。

钢轨轨腰在钻螺栓孔后强度被削弱，螺栓孔周围产生较大的动弯应力，在列车载荷的冲击力作用下形成疲劳裂纹。如果接头养护不良、螺栓孔边角未倒棱、螺栓孔周边存在局部冶金缺陷、螺栓孔锈蚀、轨端或螺栓孔周边的厂标、炉号等标记造成的应力集中和接头夹板螺栓扭距不够或松动等，在列车动弯载荷的作用下都会加速螺栓孔裂纹的形成。

3 37°探头接头探测入射示意图

在37°探伤过程中，钢轨接头第一螺孔裂纹是探测的重点和难点，掌握37°探头在钢轨接头的波形显示以及第一螺孔裂纹探测的方法是提高现场伤损检出率的重要前提。

（1）37°探头探测遇到第一螺栓孔时，在轨腰螺孔部位显示为一条斜线。

（2）37°探头距轨端100mm时，波形经轨颚和轨面多次反射至轨顶角处所时，B显图形会在轨端延展线上产生顶角反射波。

（3）37°探头距轨端40mm时，探头声波在轨端额部反射，形成额部反射波。

（4）37°探头距轨端5mm时，探头声波在轨端及本侧一孔、本侧一孔向轨端向下伤损反射，形成倒打螺孔波，镜像至对侧显示。

（5）当37°探头经过轨缝，进入对侧钢轨时，根据探头入射角度，显示对侧一孔螺孔波及伤波。

4 37°探头裂纹波显示规律

1.根据37°探头缺陷回波和螺孔回波显示，大致确定螺孔裂纹部位取向，一般存在以下几种情况：

（1）螺孔向下斜裂纹：出波显示于孔波后方，两波不同时显示，且有一定的间距，有明显交替特性。

（2）螺孔向上斜裂纹：显示于螺孔波前方，孔波与伤损有一段共存时间，有明显交替特性。

（3）螺孔水平裂纹：显示于螺孔波后方，两波间距小，且在37°探测门限内有明显的双波显示，交替特性持续时间较短。

（4）第一螺孔轨端水平或向下裂纹；其出波时间基本和颚部回波接近，波幅与半孔反射波类似，但出波位置较为靠后，显示为远端滑入螺孔门限。

（5）小角度螺孔裂纹：与钢轨垂向夹角为15°以内的伤损回波一般显示于螺孔波以后，与螺栓孔未倒棱产生的双回波接近，提升增益后可见明显交替特性，双波共存时间较短。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

2.要准确判断出螺孔裂纹，关键在于：

（1）排除非螺孔裂纹的假象信号。

（2）直接根据37°缺陷回波配合探头位置判伤。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

（3）使用37°、0°互校判伤，区分水平和斜裂纹。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

3.我们根据实际出现的实例，对在实际作业过程中出现出波情况进行分析。

如上图中，左图和右图分别为正推和反推两次出波的不同，但是根据前37°出波和后37°出波两次印证，可以快速佐证判断为一孔向二孔向下斜裂纹。但是，在实际的作业过程中，现场的裂纹出现的取向千差万别，我们不能以点盖全，要以实际情况区别对待，小角度伤损受接头错牙影响，反向探伤时会出现无伤显示。

上图中出现的后37°在左右一孔都出现疑似伤波，那么我们就将根据37°探头的出波规律和探头的出波位置判断为两个疑似波形实则都是左一孔的伤波，其中一孔向轨端向下斜裂纹为镜像倒打原因造成的误判断，这一点尤为关键。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

上图的分析和判断都标注在图中，探伤工可以结合自己掌握的理论知识进行分析。