钢轨探伤仪探头检测方法

为保证对缺陷的准确定位,探测前必须测定斜探头的声束入射点(包括前沿长度)和折射角(或K值)。

1.入射点和前沿长度的测定

(1)将探头置于CSK-1A试块上(图1),前后移动探头,使R100 mm曲面反射回波最大(为便于观察回波一般将仪器的抑制适当开大,利用增益电位器使回波幅度达80%),此时斜探头底面与试块圆心相交点即为入射点。

图1 CSK-1A试块测斜探头入射点

(2)探头不动,再用钢尺量出探头前沿至试块边缘的水平距离M值,则探头前沿长度L=100-M(mm)。

2.折射角(或K值)的测定

利用CSK-1A试块上∅50 mm圆弧面和∅3 mm横通孔进行测定,测定时将探头置于适当位置(图1)作平行于侧面的前后移动,调节仪器面板有关旋钮,使最高反射回波达80%,此时入射点所对应的试块上标定的刻度则为探头的K值,因为K=tanβ,可通过计算获得折射角β值。

由于所测探头的角度不一,实测入射点不一定对准试块刻度标定的K值，一般都用计算法求得探头在不同位置上的折射角。

图2 CSK-1A试块测斜探头折射角

(1)已知探头标称折射角为35°～60°,探头应置于图2A处。

则            \(\beta =artan\frac{ X_1+L-35}{30}\)

(2)已知探头标称折射角为60°~75°,探头应置于图2B处。

则              \(\beta =artan\frac{ X_2+L-35}{70}\)

(3)已知探头标称折射角为75°～80°,探头应置于图2C处。

则              \(\beta =artan\frac{ X_3+L-35}{15}\)

同样可以将求得的β角换算成K值。

3.声轴偏斜角的测定

声轴偏斜角和扩散角在某种意义上都是指声束的指向性,对于发现缺陷,确定缺陷的位置具有一定作用。

0°探头:将0°探头放在WGT-3试块上探测深度为80mm深的’横孔,沿试块纵向前后移动探头,并注意保持探头与试块侧面平行,使横孔反射波最高,测量探头中心到试块端头的距离L(单位为mm),则声轴偏斜角θ按下式计算:

$$\theta =arctan\left ( \left | L-120 \right |/80 \right )$$

斜探头:将探头置于CSK-1A试块25 mm厚的表面上,35°～45°探头探测试块侧面上棱角,70°探头探测试块侧面下棱角,前后移动和左右摆动探头,使测试棱角反射波最高,然后用量角器测量探头中心线与试块侧面法线之间的夹角,此夹角即为声轴偏斜角θ,如图3所示。

图3 斜探头声轴偏斜角

4.组合探头相对偏差

以探头外壳纵向中心线为基准线,用直尺测量两探头中心到基准线的垂直距离a₁,a₂ ,如图4所示。当两探头中心在基准线同侧时,a₁,a₂ 之差为组合探头的相对偏差;在异侧时,a₁,a₂ 之和为组合探头的相对偏差。

图4 组合探头相对偏差

5.保护靴(膜)衰减值

用带保护靴(膜)的70°探头探测CSK-1A试块R100 mm圆弧面,前后移动探头并保持探头与试块侧面平行。调节灵敏度﹐使R100 mm圆弧面最高反射波达满幅度的80%,记下此时衰减器读数W₁,然后去掉保护靴(膜),保持探测条件不变,重复上述测试,并调节衰减器,使此时R100 mm圆弧面最高反射波达满幅度的80%,设此时衰减器的读数为W₂,则W₁和W₂，之差即为保护靴(膜)的衰减值。

6.分辨力的测定

0°探头:将0°探头置于CSK-1A试块上,探测声程分别为85 mm和91 mm反射面的反射波,移动探头,使两波等高,改变灵敏度使两波波幅达到满幅度的100%,然后测量波谷高度h,则该探头的分辨力(图5)R按下式计算:

$$R=20lg\left ( 100/h \right )$$

图5 0°探头分辨力(单位:mm)

斜探头:用斜探头探测CSK-1A试块650 mm和 44 mm两个圆弧面的反射波(70°探头在A面,37°探头在B面),移动探头,使两波等高,改变灵敏度使两波波幅达到满幅度的100%,然后测量波谷高度h,R的计算方法同0°探头。

7.灵敏度余量

首先不接探头,探伤仪测量用通道的增益置最大,若仪器的电噪声电平高于满幅度的10%,则应降低增益或调节衰减器直至电噪声电平刚好为满幅度的10%。设此时衰减器的读数为S₀,然后，将探头连接到相应通道上:

(1)0°探头的基准波为WGT-3试块上110 mm深底面的一次回波;

(2)35°～45°探头的基准波为WGT-3试块上深65 mm , ∅3 mm横通孔的一次波;

(3)70°探头的基准波为WGT-3试块上深65 mm、∅3 mm横通孔的一次波。

耦合良好,在保持探头轴线与试块侧面平行的情况下前后移动探头,并调节衰减器,使各基准波的最高波达到满幅度的80%，设此时衰减器的读数为S,则该探头与仪器的相对灵敏度余量S为S₁一S₀。

8.声束宽度W

使用与探头相匹配的钢轨探伤仪,斜探头探测WGT-3试块上65 mm深∅3 mm横孔,0°探头探测WGT-3试块上80 mm.深横孔，使最高孔波的幅度达到满幅度的80%,然后将灵敏度提高6 dB,沿试块纵向前后移动探头,并注意保持探头与试块纵向平行,直至孔波幅度降至满幅度的80%,则探头前后移动距离即为声束宽度W。

9.楔内回波幅度△S

连接探头和通用探伤仪,必要时可以加匹配线圈。

0°探头探测阶梯试块上反射幅度最高的底波(即距离特性曲线幅度最高点所对应的或与其最接近的底面反射波),斜探头则探测WGT-3试块上反射幅度最高的∅3 mm横通孔反射波,调节衰减器,使上述反射波的最高幅度至满刻度的80%,记下此时衰减器的读数S_w ,将探头置于空气中,擦去表面油层,调节衰减器,使其回波幅度达到满刻度的80%,设此时衰减器的读数S,则探头的楔内回波幅度△S为S。—Sw 。

10.工作环境温度适用性

低温试验按相应类型探头的低温极限(-0 ℃、-30℃或-40℃)进行,高温试验按相应类型探头高温温度极限(50℃或40 ℃)。低温和高温试验持续时间均为2h,测试用的探伤仪不放入高低温试验箱内。对缺陷检出能力进行初始检测﹑中间检测和最后检测。

文章来源：

黄祖泽，石复元主编《钢轨探伤及防断知识》2015