CN109030636A - 轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置及检测方法，试块装置的第一试块的钢轨的轨腰一端通过铜焊点焊接有电缆，所述钢轨的轨腰另一端的断面设有第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔；第二试块的钢轨的轨腰一端设有第一横通孔、第二横通孔和第三横通孔，所述钢轨的轨腰另一端设有第四平底孔、第五平底孔和第六平底孔。通过与焊接电缆的无缺陷第一试块进行对比,可以避免在检测中将焊点的轮廓波误判为缺陷波，通过在试块特定位置制作数量有限的标准缺陷，并用标准缺陷反射波高与实际缺陷反射波高进行比较确定缺陷当量尺寸，通过缺陷回波位置确定缺陷位置，通过不同的扫查方式检测不同方向的裂纹及点状缺陷，操作简单，检测结果准确。
Description
技术领域
本发明涉及超声波检测技术领域。更具体地，涉及轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置及检测方法。
背景技术
城市轨道交通中均流电缆、回流电缆、续流电缆及信号电缆大多采用放热焊接的方式与钢轨相连。放热焊在焊接过程中瞬间温度较高，若操作不当会导致钢轨内部产生缺陷，给城市轨道交通运行带来安全隐患。超声波检测可以有效检测钢轨内部缺陷，但由于没有合适的检测方法，漏检、误检等情况时有发生。在工程验收及后期轨道维护过程中给施工单位及运营单位带来了许多困扰。
目前，国内大多采用YB/T951-2014《钢轨超声波探伤方法》对现有钢轨接头进行检测，但该标准仅适用于钢轨母材检测，检测方法及标准试块并没有考虑到电缆与钢轨焊接接头的形状、焊接工艺可能造成的组织变化及可能产生的缺陷，在实际验收过程中经常出现漏检及误检的情况。
因此，需要一种轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置及检测方法，用于超声波检测在钢轨轨腰处焊接均流电缆、回流电缆、续流电缆及信号电缆可能产生的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于是提供轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置及检测方法，以解决轨腰焊接电缆的钢轨焊接区域缺陷准确定位与定量的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置，该装置包括第一试块和第二试块，所述第一试块包括钢轨，所述钢轨的轨腰一端通过铜焊点焊接有电缆，所述钢轨的轨腰另一端的断面设有第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔；所述第二试块包括钢轨，所述钢轨的轨腰一端设有第一横通孔、第二横通孔和第三横通孔，所述钢轨的轨腰另一端设有第四平底孔、第五平底孔和第六平底孔。
优选地，所述第一试块的第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔沿钢轨的高度方向自上向下排列，所述第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔的间距为20mm，孔直径均为2mm，深度均为30mm。
优选地，所述第一试块的铜焊点为半球形，所述铜焊点的半径为20mm。所述铜焊点的材质和焊接工艺与待测钢轨一致，且第一试块的钢轨轨腰焊接区域经射线检测不存在缺陷。
优选地，所述铜焊点的中心与第二平底孔的中心在同一水平面，即第二平底孔中心距轨顶面的距离与待测钢轨铜焊点中心距轨顶面的距离一致。
优选地，所述第二试块的第一横通孔、第二横通孔和第三横通孔沿钢轨的高度方向自上向下排列，所述第一横通孔、第二横通孔和第三横通孔的间距为20mm，孔直径均为2mm。
优选地，所述第二试块的第四平底孔、第五平底孔和第六平底孔沿钢轨的长度方向自左向右排列，所述第四平底孔、第五平底孔和第六平底孔的间距为20mm，孔直径均为2mm，声程分别为5mm、10mm和15mm。
优选地，所述第四平底孔、第五平底孔和第六平底孔的中心与第二横通孔的中心在同一水平面，即第二横通孔中心距轨顶面的距离、第四平底孔、第五平底孔和第六平底孔中心距轨顶面的距离与待测钢轨铜焊点中心距轨顶面的距离一致。
本发明还公开了利用上述轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置的检测方法，该检测方法包括以下步骤：
步骤1，利用第一试块确定不同规格探头检测时对应的轮廓波信息，以避免在检测中将铜焊点的轮廓波误判为缺陷波；
步骤2，利用第一试块制作双探头检测时的DAC曲线，在待测钢轨的轨顶面沿钢轨纵向扫查其焊接区域，通过待测钢轨的缺陷反射波高与第一试块的标准缺陷反射波高进行比较确定待测钢轨的缺陷当量尺寸，通过缺陷回波位置确定待测钢轨的缺陷位置；
步骤3，利用第二试块制作双晶探头检测时的DAC曲线，在待测钢轨对应焊点的轨腰背面扫查，通过待测钢轨的缺陷反射波高与第二试块的标准缺陷反射波高进行比较确定待测钢轨的缺陷当量尺寸，通过缺陷回波位置确定待测钢轨的缺陷位置；
步骤4，利用第二试块制作斜探头检测时的DAC曲线，在待测钢轨的轨顶面沿钢轨纵向扫查，通过待测钢轨的缺陷反射波高与第二试块的标准缺陷反射波高进行比较确定待测钢轨的缺陷当量尺寸，通过缺陷回波位置确定待测钢轨的缺陷位置。
本发明的有益效果如下：
本发明由于采用了以上技术方案，通过与焊接电缆的无缺陷第一试块进行对比,可以避免在检测中将焊点的轮廓波误判为缺陷波，通过在试块特定位置制作数量有限的标准缺陷，并用标准缺陷反射波高与实际缺陷反射波高进行比较确定缺陷当量尺寸，通过缺陷回波位置确定缺陷位置，可以解决轨腰焊接电缆的钢轨缺陷的定位和定量同时避免铜焊点轮廓波的干扰，通过不同的扫查方式可以检测出不同方向的裂纹及点状缺陷，操作简单，检测结果准确。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置及检测方法的待测钢轨的截面结构示意图。
图2示出本发明轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置及检测方法的待测钢轨的侧面结构示意图。
图3示出本发明轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置及检测方法的第一试块截面结构示意图。
图4示出本发明轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置及检测方法的第一试块侧面结构示意图。
图5示出本发明轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置及检测方法的第二试块截面结构示意图。
图6示出本发明轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置及检测方法的第二试块侧面结构示意图。
附图中各个附图标记含义：1钢轨，2铜焊点，3电缆，4探头，5第一平底孔，6第二平底孔，7第三平底孔，8第一横通孔，9第二横通孔，10第三横通孔，11第四平底孔，12第五平底孔，13第六平底孔。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示，为轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测的待测钢轨结构示意图，1是钢轨，2是铜焊点，3是通过铜焊点2焊接在钢轨1轨腰处的电缆，可以是均流电缆、回流电缆、续流电缆或信号电缆，4是超声波检测用的探头。
轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置，该装置包括第一试块和第二试块。如图3和图4所示，为本发明轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置的第一试块结构示意图。所述第一试块包括钢轨1，所述钢轨1的轨腰一端通过铜焊点2焊接有电缆3，所述钢轨1的轨腰另一端的断面设有第一平底孔5、第二平底孔6和第三平底孔7。
所述第一试块的第一平底孔5、第二平底孔6和第三平底孔7沿钢轨1的高度方向自上向下排列，所述第一平底孔5、第二平底孔6和第三平底孔7的间距为20mm，孔直径均为2mm，深度均为30mm，第一平底孔5、第二平底孔6和第三平底孔7的中心距轨顶面的距离分别为80mm、100mm和120mm。
所述第一试块的铜焊点2为半球形，所述铜焊点2的半径为20mm。所述铜焊点的材质和焊接工艺与待测钢轨一致，且第一试块的钢轨轨腰焊接区域经射线检测不存在缺陷。
所述铜焊点2的中心与第二平底孔6的中心在同一水平面，即第二平底孔中心距轨顶面的距离与待测钢轨铜焊点中心距轨顶面的距离一致。
如图5和图6所示，为本发明轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置的第二试块结构示意图。所述第二试块包括钢轨1，所述钢轨1的轨腰一端设有第一横通孔8、第二横通孔9和第三横通孔10，所述钢轨1的轨腰另一端设有第四平底孔11、第五平底孔12和第六平底孔13。
所述第二试块的第一横通孔8、第二横通孔9和第三横通孔10沿钢轨1的高度方向自上向下排列，所述第一横通孔8、第二横通孔9和第三横通孔10的间距为20mm，孔直径均为2mm，第一横通孔8、第二横通孔9和第三横通孔10的中心距轨顶面的距离分别为80mm、100mm和120mm。
所述第二试块的第四平底孔11、第五平底孔12和第六平底孔13沿钢轨1的长度方向自左向右排列，所述第四平底孔11、第五平底孔12和第六平底孔13的间距为20mm，孔直径均为2mm，中心距轨顶面的距离为100mm，声程分别为5mm、10mm和15mm。
所述第四平底孔11、第五平底孔12和第六平底孔13的中心与第二横通孔9的中心在同一水平面，即第二横通孔中心距轨顶面的距离、第四平底孔、第五平底孔和第六平底孔中心距轨顶面的距离与待测钢轨铜焊点中心距轨顶面的距离一致。
本发明还公开了利用上述轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置的检测方法，该检测方法包括以下步骤：
步骤1，利用第一试块确定不同规格探头检测时对应的轮廓波信息，以避免在检测中将铜焊点的轮廓波误判为缺陷波；
步骤2，利用第一试块制作双探头检测时的DAC曲线，在待测钢轨的轨顶面沿钢轨纵向扫查其焊接区域，通过待测钢轨的缺陷反射波高与第一试块的标准缺陷反射波高进行比较确定待测钢轨的缺陷当量尺寸，通过缺陷回波位置确定待测钢轨的缺陷位置；
步骤3，利用第二试块制作双晶探头检测时的DAC曲线，在待测钢轨对应焊点的轨腰背面扫查，通过待测钢轨的缺陷反射波高与第二试块的标准缺陷反射波高进行比较确定待测钢轨的缺陷当量尺寸，通过缺陷回波位置确定待测钢轨的缺陷位置；
步骤4，利用第二试块制作斜探头检测时的DAC曲线，在待测钢轨的轨顶面沿钢轨纵向扫查，通过待测钢轨的缺陷反射波高与第二试块的标准缺陷反射波高进行比较确定待测钢轨的缺陷当量尺寸，通过缺陷回波位置确定待测钢轨的缺陷位置。
在实际检测时，可按照以下步骤完成检测：
步骤1，选用K值为1，频率为2.5MHz的纵波斜探头，在第一试块的钢轨1的轨顶面扫查铜焊点2，记录最强反射回波的位置及反射波强度，在实际检测待测钢轨中回波信息与所记录信息一致的回波可判断为轮廓波而非缺陷波。
步骤2，选用K值为1，频率为2.5MHz的纵波斜探头组成一发一收的双探头，在第一试块的钢轨1的轨顶面依次扫查第一平底孔5、第二平底孔6和第三平底孔7，制作距离波幅曲线即DAC曲线，在待测钢轨的轨顶面沿钢轨纵向扫查焊接区域，通过待测钢轨的缺陷反射波高与第一试块的标准缺陷反射波高进行比较确定待测钢轨的缺陷当量尺寸，通过缺陷回波位置确定待测钢轨的缺陷位置。
步骤3，选用频率为5MHz的双晶探头，在第二试块的钢轨1的轨腰处依次扫查第四平底孔11、第五平底孔12和第六平底孔13，制作距离波幅曲线即DAC曲线，在待测钢轨的轨顶面沿钢轨纵向扫查焊接区域，通过待测钢轨的缺陷反射波高与第二试块的标准缺陷反射波高进行比较确定待测钢轨的缺陷当量尺寸，通过缺陷回波位置确定待测钢轨的缺陷位置。
步骤4，选用K值为1，频率为2.5MHz的纵波斜探头，在第二试块的钢轨1的轨顶面依次扫查第一横通孔8、第二横通孔9和第三横通孔10，制作距离波幅曲线即DAC曲线，在待测钢轨的轨顶面沿钢轨纵向扫查焊接区域，通过待测钢轨的缺陷反射波高与第二试块的标准缺陷反射波高进行比较确定待测钢轨的缺陷当量尺寸，通过缺陷回波位置确定待测钢轨的缺陷位置。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (8)
1.轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置，其特征在于，该装置包括第一试块和第二试块，所述第一试块包括钢轨(1)，所述钢轨(1)的轨腰一端通过铜焊点(2)焊接有电缆(3)，所述钢轨(1)的轨腰另一端的断面设有第一平底孔(5)、第二平底孔(6)和第三平底孔(7)；
所述第二试块包括钢轨(1)，所述钢轨(1)的轨腰一端设有第一横通孔(8)、第二横通孔(9)和第三横通孔(10)，所述钢轨(1)的轨腰另一端设有第四平底孔(11)、第五平底孔(12)和第六平底孔(13)。
2.根据权利要求1所述的轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置，其特征在于，所述第一试块的第一平底孔(5)、第二平底孔(6)和第三平底孔(7)沿钢轨(1)的高度方向自上向下排列，所述第一平底孔(5)、第二平底孔(6)和第三平底孔(7)的间距为20mm，孔直径均为2mm，深度均为30mm。
3.根据权利要求2所述的轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置，其特征在于，所述第一试块的铜焊点(2)为半球形，所述铜焊点(2)的半径为20mm。
4.根据权利要求3所述的轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置，其特征在于，所述铜焊点(2)的中心与第二平底孔(6)的中心在同一水平面。
5.根据权利要求1所述的轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置，其特征在于，所述第二试块的第一横通孔(8)、第二横通孔(9)和第三横通孔(10)沿钢轨(1)的高度方向自上向下排列，所述第一横通孔(8)、第二横通孔(9)和第三横通孔(10)的间距为20mm，孔直径均为2mm。
6.根据权利要求5所述的轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置，其特征在于，所述第二试块的第四平底孔(11)、第五平底孔(12)和第六平底孔(13)沿钢轨(1)的长度方向自左向右排列，所述第四平底孔(11)、第五平底孔(12)和第六平底孔(13)的间距为20mm，孔直径均为2mm，声程分别为5mm、10mm和15mm。
7.根据权利要求6所述的轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置，其特征在于，所述第四平底孔(11)、第五平底孔(12)和第六平底孔(13)的中心与第二横通孔(9)的中心在同一水平面。
8.利用权利要求1-7任一权利要求所述的轨腰焊接电缆的钢轨超声波检测试块装置的检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤：
步骤1，利用第一试块确定不同规格探头检测时对应的轮廓波信息，以避免在检测中将铜焊点的轮廓波误判为缺陷波；
步骤2，利用第一试块制作双探头检测时的DAC曲线，在待测钢轨的轨顶面沿钢轨纵向扫查其焊接区域，通过待测钢轨的缺陷反射波高与第一试块的标准缺陷反射波高进行比较确定待测钢轨的缺陷当量尺寸，通过缺陷回波位置确定待测钢轨的缺陷位置；
步骤3，利用第二试块制作双晶探头检测时的DAC曲线，在待测钢轨对应焊点的轨腰背面扫查，通过待测钢轨的缺陷反射波高与第二试块的标准缺陷反射波高进行比较确定待测钢轨的缺陷当量尺寸，通过缺陷回波位置确定待测钢轨的缺陷位置；
步骤4，利用第二试块制作斜探头检测时的DAC曲线，在待测钢轨的轨顶面沿钢轨纵向扫查，通过待测钢轨的缺陷反射波高与第二试块的标准缺陷反射波高进行比较确定待测钢轨的缺陷当量尺寸，通过缺陷回波位置确定待测钢轨的缺陷位置。
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