第49卷第12期铁道技术监督检验与认证Vol.49No.12双轨式钢轨超声波探伤仪轮式探头性能及其检验方法探讨郑韵娴1，安尚文2，史启帅2，李庆耀2(1.中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所，北京100081：2.北京中铁科新材料技术有限公司，北京100081)摘要：双轨式钢轨超声波探伤仪是近儿年发展起来的一种新型钢轨专用超声波检测仪器，具有检测速度快、检出率高等特点，已在全路及城市轨道交通领域投入使用。双轨式钢轨超声波探伤仪轮式探头性能对缺陷检测能力具有决定性影响，但目前国内外没有相关标准规定其性能指标及其检验方法。为规范双轨式钢轨超声波探伤仪技术要求，对轮式探头性能及检验方法开展研究。分析TB/T2340一2012《钢轨超声波探伤仪》规定的滑靴探头性能指标，对比双轨探伤仪轮式探头与单轨式钢轨超声波探伤仪滑靴探头结构差异，确定了保障轮式探头性能的8项指标，详细论述轮式探头性能指标检验方法。为确保轮式探头检验结果的准确性，可适当增加CSK-IA等试块的宽度，轮式探头可采用沿试块纵向（长度方向）滚动、沿轮式探头竖直方向几何中心轴线旋转、沿试块横向（与试块长度方向垂直）平移等移动方式检验。关键词：钢轨探伤；超声波探伤仪；轮式探头；性能指标；检验方法中图分类号：U213.43文献标识码：B文章编号：1006-9178(2021)12-0026-05Abstract:Dual-rail ultrasonic testing detector is a new type of ultrasonic testing detector for rail in recent years,with the features of high detection speed and rate.It has been put into use in the field of railroad and urban rail transit.The performance of wheel probe of dual-rail ultrasonic testing detector has a decisive impact on the defect detection ability,but there is no relevant standard to specify its performance index and inspection method both home andand inspection method of wheel probe are studied.This paper analyzes the performance indexes of sliding shoe probespecified in TB/T 2340-2012 Ultrasonic testing detector for rail,compares the structural differences between wheelprobe for dual-rail flaw detector and sliding shoe probe for single-rail ultrasonic testing detector.It determines eightindexes to ensure the performance of wheel probe,and discusses the performance index and inspection method of it indetail.In order to ensure the accuracy of the inspection results of it,the width of the test block such as CSK-IA canbe appropriately increased.The wheel probe can be inspected by rolling along the longitudinal direction (length direction)of the test block,rotating along the geometric central axis in the vertical direction of the wheel probe,translating along the transverse direction (perpendicular to the length direction of the test block )of the test block.Keywords:Rail Flaw Detection:Ultrasonic Testing Detector:Wheel Probe:Performance Index;Inspection Method1概述路、地方铁路和城市轨道交通领域中使用，替代部分单轨探伤仪开展检测作业。双轨式钢轨超声波探伤仪（以下简称“双轨目前，单轨探伤仪和双轨探伤仪技术要求及检探伤仪”)是近几年发展起来的一种新型钢轨专用验方法分别按照TB/T2340一2012《钢轨超声波探超声波检测仪器，与现有单轨式钢轨超声波探伤仪伤仪》和TJ/GW157一2017《双轨式钢轨超声波(简称“单轨探伤仪”)相比，具有自带动力、走探伤仪暂行技术条件》规定执行-21。TB/T2340一行速度快、检测效率高、可同时对2股钢轨进行伤2012对单轨探伤仪滑靴探头、仪器、综合性能及损检测的优势。因此，双轨探伤仪已在国家铁路其检验方法均作出详细规定。TJ/GW157一2017对收搞日期：2021-07-15双轨探伤仪车体外观结构、综合性能、安全性、运基金项目：中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学行性能及其检验方法作出规定：对双轨探伤仪轮式研究所技术研究项目(2018SJ09)作者简介：郑韵娴，助理研究员；安尚文，工程师：探头探头晶片配置、外观和材料等提出要求，但对史启帅，工程师：李庆耀，助理工程师轮式探头性能及检验方法没有单独作出规定。2021年12月（总第422期）铁道技术监督第49卷第12期双轨探伤仪普遍采用轮式探头。轮式探头性能现有大部分厂家生产的轮式探头有9个晶对缺陷检出能力具有决定性影响。但目前国内外还片[341。换能器支架正中心水平位置为0°纵波晶没有相关标准规定轮式探头性能指标及检验方法。片，两侧依次对称分布2个折射角为37°、6个折为了进一步规范双轨探伤仪技术要求，优化完善暂射角为70°(2个直70°和4个斜70°)的晶片。其行技术条件，保证轮式探头性能，有必要对轮式探中，37°和直70°晶片超声波入射方向所在平面（入头性能及检验方法开展研究。由于双轨探伤仪和单射面)与钢轨纵向中心面平行，斜70°晶片入射面轨探伤仪均属于多通道钢轨超声波探伤设备，检测与纵向中心面存在一定偏角。轮式探头各晶片分布原理相似，因此，在不拆装轮式探头轮皮的条件如图3所示。下，针对TB/T2340一2012规定的滑靴探头性能指标和检验方法能否适用于双轨探伤仪轮式探头进行分析。2双轨探伤仪和单轨探伤仪及其探头2.1双轨探伤仪及轮式探头双轨探伤仪主要由走行平台、轮式探头或探轮、超声波检测仪器等组成。双轨探伤仪如图1所示。超声波检测仪器4,6一37晶片；50晶片图3轮式探头各品片分布2.2单轨探伤仪及滑靴探头单轨探伤仪主要由主机、水箱、滑靴探头和探头架等组成。单轨探伤仪如图4所示。走行平台轮式探头图1双轨探伤仪主机目前各厂家生产的双轨探伤仪轮式探头外形、结构均不相同，但大体上由探轮轴、接线、轮皮、水箱换能器支架和内部填充的耦合液等构成[31。双轨探伤仪轮式探头结构如图2所示。探头架滑靴探头换能器支架图4单轨探伤仪滑靴探头主要由内部双晶探头、保护靴、外壳和探头线等组成。保护靴可以减少检测时对探头的磨损。单轨探伤仪一般有7个滑靴探头，1个0°和探轮轴轮皮37组合探头、1个直70°组合探头、1个37°探头接线和4个斜70°探头。为有效利用二次波检测轨头图2双轨探伤仪轮式探头结构核伤，斜70°探头长度方向和钢轨纵向存在一定检验与认证双轨式钢轨超声波探伤仪轮式探头性能及其检验方法探讨偏角。单轨探伤仪滑靴探头结构如图5所示，单轨探伤仪滑靴探头分布如图6所示。探头线外壳保护靴双品探头图5单轨探伤仪滑靴探头结构图7轮式探头沿竖直方向几何中心轴线旋转3轮式探头性能指标及其检验方法分析3.1性能指标37斜70斜70°直70°直70斜70斜70°3700TB/T2340一2012规定了滑靴探头性能指标，(a)主视图但是由于轮式探头与滑靴探头在结构上存在较大差异，TB/T2340一2012规定的以下性能指标并不能完全适用于轮式探头。(1)声轴偏斜角。TB/T2340一2012规定的声(b)俯视图轴偏斜角是指滑靴探头发射声束的偏斜度。轮式探图6单轨探伤仪滑靴探头分布头作为一个整体，无法按照TB/T2340一2012规定2.3轮式探头与滑靴探头差异的方法逐一检验各探头晶片。此外，轮式探头斜轮式探头与滑靴探头结构完全不同，主要差异70°晶片在设计上已存在一定偏角。因此，该性能有以下3点。指标不适用于轮式探头。(1)轮式探头所有晶片均集中于探轮内部。(2)组合探头相对偏差。组合探头相对偏差轮式探头各晶片均安装于轮内换能器支架上，对任是TB/T2340一2012针对组合探头（图6中编号为一晶片的检验，均需通过整体移动轮式探头实现。4和7的探头)设置的性能指标。轮式探头所有晶单轨探伤仪各滑靴探头或组合探头均可拆卸后直接片均集中安装于换能器支架上，该性能指标不适用检验。于轮式探头。(2)轮式探头在检验时会发生形变。轮式探(3)保护靴（膜）衰减值。轮式探头没有保头的轮皮具有弹性。检验时轮式探头受压后产生的护靴（膜），轮皮属于探轮的一部分，不能像保护形变，会导致轮内声程改变。滑靴探头套有保护靴（膜）一样随意拆装。因此，该性能指标不适靴，内部双晶探头楔块由刚性材料制成，检验时基用于轮式探头。本不会发生形变，即检验时探头内声程无变化。(4)楔内回波幅度。根据TB/T2340一2012(3)轮式探头斜70°晶片安装时存在偏角。为规定，检验楔内回波幅度，需将探头放置于试块有效利用二次波检测轨头核伤，轮式探头内外的斜上，记录反射体最高回波读数，再抬离探头，记录70°晶片和滑靴探头一样，也存在一定偏角。检验另一读数。检验时，轮式探头发生一定形变，抬离斜70°晶片时，需将轮式探头沿其竖直方向几何中试块后，轮式探头外形又恢复为轮状，轮式探头内心轴线旋转一定角度，使超声波人射面与试块纵向部各晶片距接触面声程发生变化。因此，该性能指中心面平行。标不适用于轮式探头。轮式探头沿竖直方向几何中心轴线旋转如图7根据轮式探头结构和性能要求进一步分析，确所示。定以下TB/T2340一2012性能指标适用于轮式探