钢轨探伤仪计量检定注意事项分析

钢轨探伤仪计量检定注意事项分析

赵鑫

秦皇岛工务段  河北省秦皇岛市  066000

摘要：超声波钢轨探伤仪主要是用于对铁路钢轨进行探伤检测的重要仪器，是保证铁路安全运行的重要设备，是铁路专用计量器具的重要组成部分。目前，我国常见的钢轨超声波探伤主要有两类模式，其一是借助手推式钢轨超声探伤仪，这类仪器探伤的速度为每小时2km，主要特征是上下道方便，能够迅速发现损伤，但是存在着检测效率偏低的缺陷；其二是应用进口大型钢轨超声波探测车，极大地提升了检测速度，实现了每小时探伤60km，但是这种探伤模式存在着不能发现部分轨底横向裂纹的缺陷，因此常常还需要借助手推式探伤仪复核。关键词：钢轨探伤仪；GT-20；计量检定；注意事项

引言：钢轨探伤检查在确保铁路安全运行方面发挥重要作用，而该工作的开展离不开钢轨探伤仪的支持。近年来，伴随着我国铁路钢轨探伤效率的不断提升，以往手推式钢轨探伤仪由于工作效率偏低，已经不能满足铁路发展的需求，超声波钢轨探伤仪的出现，提高了探伤的效率，降低了人力成本。

1 GT-20钢轨探伤仪检定内容分析

1.1检定GT-20钢轨探伤仪的衰减器

当前是应用串联替代式的方法检定GT-20钢轨探伤仪标准衰减器的。检定准确度主要由标准衰减器的误差决定。因此选择2MHz~5MHz每12dB误差范围不超过0.1dB的标准衰减器，相关标准中明确提出：在检定仪内衰减器的所有量程每12dB检定一点，若其中某一个点的误差超过了0.3dB时，提示检定不合格，同时需要确保检定每一个分度点。需要注意的是：衰减器衰减量跟回波的相对幅度大小二者是一一对应的关系，在回波相同的前提下，衰减器衰减量越高，那么显示在显示屏上的回波高度下降，即衰减量增加，回波高度降低。在开展衰减器项目准备工作时，发现GT-20钢轨探伤仪在48dB~60dB这一区段中衰减器的误差进行检定工作时，标准的衰减器能够提供减少的衰减量不足。

1.2GT-20钢轨探伤仪在频率检定中的应用

GT-20钢轨探伤仪脉冲信号源形成的脉冲波主要有两种形式，最常见的是模仿钢轨探伤仪发射的脉冲波形，波形为衰减振动波，在读取时不宜应用频率计直接读取，需要借助示波器测量法。在检定时，需要将脉冲信号发射器连接至检定仪，再连接至示波器的Y1端，而示波器校准仪时标输出则连接Y2端，脉冲信号发生器属于能够调节幅度的脉冲信号源，作用是触发检定仪信号源，检定示波器上读出脉冲的频率。从表面上分析，检定仪的频率误差不超过5%，要求检定仪器的精准度不能超过1.6%，传统的示波器显然是无法达到这一要求的。并且并非所有的示波器都可以当作标准器使用，需要建标考核，当误差达到标准器的要求后才可以被当作标准器使用。而GT-20钢轨探伤仪的诞生，配备的数字式示波器的误差在10-4级别内，便实现了将测量误差控制在5%的范围内。

1.3检定垂直线误差

检定过程中，需要应用钢轨探伤仪的显示屏将恰好是满幅度的波形显示出来，再借助标准的衰减器逐步将其衰减至2dB，前后衰减的次数共八次，并将每一组的数据记录好，最后再计算出每一组数据和理论值之间的误差。在开展检定工作时，建议提前调好函数号发生器上的信号延迟时间，确保波形在显示屏水平基线的第四格至第八格中间显示，尽可能让波形前沿跟栅栏纵向分割线靠近，从而确保清晰且准确地读取信号幅度百分比，降低读数不准确带来的误差。另外，还需要注意在衰减开始之前，还应当确保标准衰减器余量不低于20dB，以免发生衰减余量不足而不能获得完整的八组数据的情况。

1.4检定时基线性误差

在应用钢轨探伤仪检定时基线性误差时，结果发现十一个波在最终共有九个出现在探伤仪中的显示屏上，其中不能被显示的波分别是第一个和最后一个。第一个波无法被显示出来可能是因为所处的位置为探伤仪阻塞范围内，当钢轨探伤仪的阻塞范围和时基上的零位置越靠近时，从而抑制了该范围接收到的波形，最终无法将其显示出来。而最后一个波不能被显示出来的原因可能是波形的位置处于钢轨探伤仪显示屏以外。针对这类现象，建议在检定时基线性误差项目时，只需将信号发生器输出波的数量设置成九个即可。这样的话，显示出的第一波对应的位置便是原本的第二个波，而第二波实际是原本第三个波所在位置，以此类推。另外，根据检定的技术要求和规范，其中明确提出显示屏上获得的信号幅度应当是垂直刻度的80%，但是在刚刚开始鉴定时，常常出现显示屏九个波幅度不一的现象，不能确保显示出的每一个波幅度均符合上述规定。之所以会出现这一现象，可能是因为距离振幅修正（DAC）功能未关闭，引起每个信号在显示屏不同时基线位置显示的幅度不同。解决措施为：首先尝试将钢轨探伤仪检定过程中的DAC功能关闭，再实施检定，显示屏上显示的波形便可以符合要求。

2注意事项

针对钢轨探伤仪检测用标准试块几何量方面的技术要求不够明确的现状,分析相关的部分技术标准与实际应用情况，注意事项包括：

2.1耦合剂选择

在超声波检测中，施加在探头和工件中的耦合剂声阻抗和厚度，会对检测结果造成一定影响。不同的耦合剂具有不同的声阻抗。根据声压反射率和声压透射率公式可知，2种材料的声阻抗越接近，超声波的声压反射率越低，声压透射率越高，更多的声能将进入试块中，有利于探测伤损。因此，应选择与试块声阻抗相差较小的耦合剂。经综合考虑，建议选用机油较合适。因为机油的附着力、黏度、润湿性适当，而且价格低廉，容易获得，且对试块没有腐蚀作用。

2.2检定环境条件控制

探伤仪检定温度应控制在（23±5）℃、相对湿度小于等于80%，周围没有影响计量性能的机械振动和外磁场（地磁场除外）。因为温度过高或湿度过大，都将对仪器内部的电路板工作有较大影响，严重时甚至会导致电路因短路而烧损，外界的强磁场也会干扰电子设备的正常运行，影响探伤质量及准确度，所以检定环境需控制在规定范围内。建议在检定室内放置空调，以便控制探伤仪周围检定环境的温度及湿度。

2.3对探头施力大小要求

对探头的施力大小应合适。如果施力太小，会使探头和试块中间的耦合层厚度过大，导致探伤灵敏度下降。施力大小不同，耦合层厚度不同，从而使透过的声能大小不同，探伤仪上显示的回波高度也会不同，这将影响检定结果的准确性。如果人为控制施力大小，很难保证每次在探头上的施力大小合适、稳定，对于检定结果复现会产生不利的影响。为了每次能够对探头施加合适、稳定大小的压力，建议用压块施力，可以考虑选用2kg左右的探头压块，放在探头上较为合理。

结语：综上所述，GT-20钢轨探伤仪的诞生极大地提升了铁路钢轨探伤的效率，但是在探伤过程中因为各方面因素的影响，GT-20钢轨探伤仪探伤结果的精确度会受到影响。因此，必须高度重视GT-20钢轨探伤仪的检定工作，围绕其检定内容，严格执行规范的检定流程，提升GT-20钢轨探伤仪检定结果的准确性，以更好地为现代铁路运输行业服务，保证铁路运输的安全。

参考文献：

[1]毛少虎,郑双朝.关于优化大型钢轨探伤车检测模式的探讨[J].铁道技术监督,2019,47(11):42-45.

[2].研发钢轨探伤仪免维护探头[J].铁路采购与物流,2019,14(09):73-75.

[3].谢祺.关于提高钢轨探伤车小型核伤检出率的研究[J].青海交通科技,2018(06):59-63.

[4].罗国伟,石永生,高东海,刘峰.钢轨探伤车普速铁路检测能力及适用条件技术方案设计[J].中国铁路,2018(11):45-49.DOI:

[5]王一歌,高精度机动超声钢轨探伤仪.广东省,广州丰谱信息技术有限公司,2018-07-19.