鋼軌數(shù)字探傷儀器的基本原理及其運(yùn)用管理的探討

孫 斌 上海鐵路局阜陽(yáng)工務(wù)段

1 探傷儀使用情況

阜陽(yáng)工務(wù)段地處皖西北大地，管轄京九、阜淮、淮南、青阜等線路，正線延長(zhǎng)里程約900 km。探傷任務(wù)由段檢查監(jiān)控車間負(fù)責(zé)實(shí)施完成。

1991 年建段以來(lái)，阜陽(yáng)工務(wù)段開(kāi)始采用模擬探傷儀，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求及傷損發(fā)展特點(diǎn)對(duì)模擬探傷儀的外觀、性能、通道設(shè)置、探頭配置等進(jìn)行了改進(jìn)。

模擬探傷儀使用了脈反射探傷儀工作原理，可多通道同時(shí)進(jìn)行探傷工作，缺點(diǎn)是探傷全過(guò)程無(wú)法記錄。

隨著科學(xué)的發(fā)展與路局對(duì)先進(jìn)技術(shù)的推廣，阜陽(yáng)工務(wù)段于2010 年開(kāi)始使用數(shù)字探傷儀。

2 數(shù)字探傷儀的基本原理

數(shù)字探傷儀（數(shù)字式超聲波鋼軌探傷儀）是計(jì)算機(jī)技術(shù)和超聲波技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它是在模擬超聲探傷儀的基礎(chǔ)上，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)儀器功能的精確和自動(dòng)控制、信號(hào)獲取和處理的數(shù)字化和自動(dòng)化、檢測(cè)結(jié)果的可記錄性和可再實(shí)現(xiàn)性。因此，它具有模擬式超聲探傷儀的基本功能，同時(shí)又增加了數(shù)字化帶來(lái)的數(shù)據(jù)測(cè)量、顯示、存儲(chǔ)與輸出功能。

數(shù)字式儀器與模擬式儀器相比的優(yōu)勢(shì)在于接收信號(hào)的數(shù)字化使超聲波信號(hào)的存儲(chǔ)、記錄、再現(xiàn)十分方便，改變了傳統(tǒng)超聲檢測(cè)缺乏永久記錄的缺點(diǎn)；同時(shí)，也方便了信號(hào)的分析和處理，從而可從接收的超聲信號(hào)中得到更多的量化信息；顯示器不需要傳統(tǒng)的示波管，使得儀器可小型化；儀器參數(shù)的數(shù)字式控制使檢測(cè)參數(shù)可以存儲(chǔ)，檢測(cè)過(guò)程重現(xiàn)方便；還便于實(shí)現(xiàn)遙控等功能，為自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)提供了更方便的條件。數(shù)字化使儀器功能可用軟件不斷擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)使一臺(tái)儀器滿足不同使用者的要求。

3 數(shù)字探傷儀的現(xiàn)場(chǎng)管理

3.1 使用設(shè)置

與模擬儀器具有顯著不同的是，數(shù)字儀器在使用前需要進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置的內(nèi)容主要包括：第一，全程記錄，必須設(shè)置為“打開(kāi)”，否則將關(guān)閉存儲(chǔ)器的工作，失去記錄功能。第二，報(bào)警速度、可調(diào)值，根據(jù)規(guī)定進(jìn)行設(shè)置。第三，編碼輪微調(diào)，如果編碼輪記錄有偏差則需要在此進(jìn)行設(shè)置。第四，編碼輪方向，根據(jù)情況設(shè)置“左”或“右”，設(shè)置錯(cuò)誤則無(wú)法正常工作。第五，編碼輪種類，編碼輪共分為光電輪和磁旋輪兩大類，根據(jù)實(shí)際配置選擇。如果選擇錯(cuò)誤則會(huì)造成儀器非正常工作（設(shè)置還包括作業(yè)參數(shù)：線名、行別、里程、股別、作業(yè)人員等）。

3.2 里程標(biāo)定

在作業(yè)過(guò)程中需要準(zhǔn)確地記錄作業(yè)里程，禁止抬機(jī)經(jīng)過(guò)道岔現(xiàn)象的發(fā)生。否則，極有可能由于過(guò)道岔時(shí)抬儀器過(guò)岔心等情況造成記錄里程與實(shí)際里程不匹配的情況。

為了便于在回放中對(duì)傷損進(jìn)行準(zhǔn)確定位，要求作業(yè)班實(shí)行1 km 進(jìn)行一次里程標(biāo)定的制度。每到公里牌即停機(jī)對(duì)里程進(jìn)行一次校正。在站場(chǎng)內(nèi)作業(yè)時(shí)因需要在各個(gè)股道之間往返，而目前使用的儀器又無(wú)法對(duì)股道、道岔號(hào)及走行路線做出明確標(biāo)定，因此在站場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行探傷時(shí)采用的是“時(shí)間記錄法”。如果在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上發(fā)現(xiàn)疑似傷損，則在復(fù)核過(guò)程中即可快速鎖定作業(yè)區(qū)段，將復(fù)核工作效率提高。

3.3 作業(yè)中做好標(biāo)記

作業(yè)時(shí)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行鋼軌探傷。為了便于回放人員區(qū)分非缺陷回波，有利于現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核時(shí)查找回波的地點(diǎn)，在探傷時(shí)對(duì)特殊處所出波應(yīng)做好明確的標(biāo)記，如焊縫、道岔等。如遇可疑波形應(yīng)及時(shí)校對(duì)復(fù)核排查，是缺陷的打上相應(yīng)的傷損標(biāo)記，非缺陷回波打上放過(guò)標(biāo)記，并做好情況說(shuō)明通報(bào)回放工區(qū)。

3.4 作業(yè)完成后的數(shù)據(jù)下載

儲(chǔ)存區(qū)最佳的下載時(shí)間是每天探傷后，下載時(shí)在儀器上插入U(xiǎn) 盤，在管理界面的相應(yīng)選項(xiàng)中選擇數(shù)據(jù)下載命令即可。

4 數(shù)字探傷儀常見(jiàn)問(wèn)題處理

（1）探頭設(shè)置與B 超畫(huà)圖。經(jīng)過(guò)斷面時(shí)，有的70°探頭出波明顯異常，不是一條豎線而是劃了一條大斜線，產(chǎn)生原因是儀器上探頭的向前或向后設(shè)置與實(shí)際相反，調(diào)整探頭的發(fā)射方向。

（2）編碼輪的正反轉(zhuǎn)與調(diào)校。編碼輪的旋轉(zhuǎn)方向需要進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)入管理菜單，將正轉(zhuǎn)變成反轉(zhuǎn)或?qū)⒎崔D(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)還遇到問(wèn)題，推行1 000 m 后，記錄里程會(huì)變?yōu)? 050 m 或950 m。遇到這種情況后，則需要校準(zhǔn)編碼輪，進(jìn)入管理菜單系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整，編碼輪微調(diào)減少（或增加）5%，則可以解決這種情況。

（3）時(shí)鐘芯片和存儲(chǔ)器發(fā)生的故障及排除。有時(shí)候發(fā)生記錄無(wú)法下載，或在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了正確的時(shí)間和里程，而回放顯示為亂碼，這兩種情況則有可能是時(shí)鐘芯片存在的問(wèn)題，更換時(shí)鐘芯片可解決此問(wèn)題。

（4）回放軟件不完善。由于數(shù)字儀器畢竟是新生事物，特別是GT-2 儀器上道時(shí)間更晚，所以通過(guò)回放感覺(jué)到軟件不完善的地方較多，如：儀器導(dǎo)出數(shù)據(jù)時(shí)容易出錯(cuò)，導(dǎo)致回放數(shù)據(jù)混亂；回放軟件參數(shù)項(xiàng)不能真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)狀態(tài)；道岔標(biāo)示不能反應(yīng)道岔號(hào)；回放軟件的查找功能不完善；解決辦法：使用中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)與廠家聯(lián)系，請(qǐng)廠家?guī)椭浖?jí)。

5 數(shù)字探傷儀的制度管理

5.1 制定疑似傷損的分級(jí)制度

對(duì)于進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核程序的傷損實(shí)行“傷損分級(jí)”制度，確認(rèn)傷損為“A”級(jí)（如核傷、位移量大的螺孔裂紋、軌底橫向裂等易引發(fā)斷軌的傷損），必須在發(fā)現(xiàn)確認(rèn)后最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行復(fù)核；其他疑似傷損為“B”級(jí)（除A 級(jí)以外的傷損），要下一周期內(nèi)復(fù)核完畢。傷損等級(jí)必須在《疑似傷損通知書(shū)》（復(fù)核通知書(shū)）中明確注明。

5.2 制定各級(jí)管理職責(zé)

（1）線路科職責(zé)如下：通過(guò)對(duì)各班組重點(diǎn)作業(yè)地段的回放，對(duì)班組的作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)；通過(guò)對(duì)車間與段的回放質(zhì)量進(jìn)行比較，對(duì)回放質(zhì)量做出評(píng)價(jià)；指導(dǎo)車間進(jìn)一步做好回放體系的健全和回放質(zhì)量的提高工作；建立健全《傷損圖片波形數(shù)據(jù)庫(kù)》；通過(guò)回放比較同一區(qū)段不同執(zhí)機(jī)人的檢查效果；通過(guò)回放積累傷損變化規(guī)律等資料?；胤鸥采w率要求5%左右，薄弱區(qū)段不少于20%。線路科回放的要點(diǎn)：一是注意各班組的覆蓋率要均勻；二是全段的防斷重點(diǎn)區(qū)段。

（2）檢查監(jiān)控車間職責(zé)如下：要求車間將數(shù)據(jù)回放納入月度安全分析會(huì)中，結(jié)合回放發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行研究，制訂預(yù)防措施；車間要有一名干部（技術(shù)員）對(duì)數(shù)據(jù)回放工作總負(fù)責(zé)，對(duì)數(shù)據(jù)回放、信息上報(bào)、復(fù)核安排等工作進(jìn)行協(xié)調(diào)安排；負(fù)責(zé)為數(shù)據(jù)庫(kù)的建立健全提供各種必要的信息和資料；車間每月末將回放情況進(jìn)行匯總（具體內(nèi)容包括：通過(guò)回放發(fā)現(xiàn)疑似傷損的數(shù)量、經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核的數(shù)量、現(xiàn)場(chǎng)未及時(shí)復(fù)核的疑似傷損數(shù)量、通過(guò)對(duì)回放的觀察發(fā)現(xiàn)的作業(yè)中存在的問(wèn)題、解決的措施等），并報(bào)線路科；車間要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)判重傷的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督。回放覆蓋率必須達(dá)到100%（均勻的原則上有重點(diǎn)地回放）。車間回放重點(diǎn)是：重點(diǎn)地段、技術(shù)力量較弱的班組、道岔區(qū)段、注意對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題整改情況的跟蹤。

（3）回放工區(qū)職責(zé)如下：通過(guò)回放發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)遺漏的傷損；通過(guò)回放對(duì)執(zhí)機(jī)人的技術(shù)水平作客觀評(píng)價(jià)?；胤鸥采w率必須達(dá)到100%，并在當(dāng)日工作結(jié)束后最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行回放（24 h 之內(nèi)）。工區(qū)回放重點(diǎn)是重點(diǎn)地段、現(xiàn)場(chǎng)有疑問(wèn)的處所和技術(shù)力量較弱的人員。

（4）各級(jí)回放員的職責(zé)如下：發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)遺漏的傷損；客觀評(píng)價(jià)各作業(yè)班的作業(yè)質(zhì)量；對(duì)作業(yè)班的作業(yè)時(shí)間、作業(yè)速度、現(xiàn)場(chǎng)靈敏度修正、判定傷損進(jìn)行監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)定的要及時(shí)上報(bào)車間主任。

5.3 制定考核制度

（1）回放必須認(rèn)真細(xì)致，本著“誰(shuí)回放、誰(shuí)負(fù)責(zé)”的原則，對(duì)疑似傷損和作業(yè)中存在的問(wèn)題詳細(xì)記錄，并通知相關(guān)班組、督促作業(yè)班組進(jìn)行反饋。

（2）工區(qū)自行回放并在回放中確認(rèn)的傷損，按照段有關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)規(guī)定執(zhí)行，漏檢人的處理由工區(qū)決定，并報(bào)車間。

（3）車間回放工區(qū)發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)的傷損，按照段有關(guān)規(guī)定獎(jiǎng)勵(lì)車間回放工區(qū)回放員，并根據(jù)車間自定的考核意見(jiàn)對(duì)責(zé)任班組進(jìn)行考核。

（4）段回放發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)的傷損，傷損獎(jiǎng)發(fā)給段回放員，并比照漏檢標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)下兩級(jí)回放員和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)機(jī)人員進(jìn)行處理。

（5）現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)較大的傷損（核傷直徑大于12 mm，孔裂長(zhǎng)度大于16 mm），應(yīng)對(duì)上一周期數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，有顯示但回放人員未發(fā)現(xiàn)的，對(duì)回放人員進(jìn)行追責(zé)?？己私痤~根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況及車間制定的考核意見(jiàn)確定。

（6）發(fā)生責(zé)任漏檢或加固處所拉開(kāi)情況，屬探傷責(zé)任的，各級(jí)回放員與檢查人責(zé)任共擔(dān)。

（7）各級(jí)回放員通知的傷損，發(fā)現(xiàn)工區(qū)謊報(bào)、瞞報(bào)、漏報(bào)信息的，按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行考核。

6 回放經(jīng)驗(yàn)的體會(huì)

在全程回放過(guò)程中摸索總結(jié)出的幾種常用方法如下：

（1）圖形判定法。通過(guò)對(duì)《重傷圖形數(shù)據(jù)庫(kù)》的積累，找出核傷（或孔裂）的某些必備要素，只要具備了這些要素就可認(rèn)定為重傷。這是使用了數(shù)字探傷儀的一大發(fā)展，標(biāo)志著探傷技術(shù)向著通俗易懂的“圖像學(xué)”進(jìn)步。這樣的資料積累多了，可以做一本便于攜帶的小冊(cè)子，上面記錄經(jīng)典傷損的圖形，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)異常后只要拿出小冊(cè)子的有關(guān)內(nèi)容和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行比較，如果確實(shí)符合傷損要素即可判傷（或通知復(fù)核確認(rèn)）。

（2）長(zhǎng)度測(cè)量法。主要用于判定無(wú)縫線路上的傷損，某處圖形若無(wú)法判定是焊筋波還是傷損，則可用此法。測(cè)量一下該點(diǎn)前后的焊縫，如果長(zhǎng)度在25 m 左右，則可判為焊筋；如果小于此數(shù)，則必須要認(rèn)真校對(duì)，考慮可能是重傷。

（3）臺(tái)賬比對(duì)法。如某地點(diǎn)出波比較明顯，則可結(jié)合《擦傷等輕傷鋼軌臺(tái)賬》等進(jìn)行一下分析排除，如果地點(diǎn)能與臺(tái)賬地點(diǎn)吻合，則說(shuō)明擦傷引起傷損的可能性比較大，提醒現(xiàn)場(chǎng)注意即可。又比如某處出波超乎尋常的大而現(xiàn)場(chǎng)未判重傷，這種情況首先應(yīng)該考慮在《焊接接頭臺(tái)賬》中找到。因?yàn)樽鳂I(yè)班漏的一般是小傷，太大的傷損漏檢的可能性極低。此方法的要義是不能將回放孤立，在回放中要結(jié)合各種臺(tái)賬進(jìn)行。

（4）前后比較法?！扒啊笔侵盖耙粋€(gè)或者幾個(gè)周期；“后”是指本周期。前后比較法主要是指本次發(fā)現(xiàn)疑問(wèn)處所但無(wú)法判定的，可找出前一個(gè)或幾個(gè)周期的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行比較（由于偏角70°探頭是隔月調(diào)向檢查，所以偏角70°應(yīng)比較前2 個(gè)周期），如果有發(fā)展，就可判定為傷損。

7 實(shí)際工作中的效果檢驗(yàn)

阜陽(yáng)工務(wù)段在2011～2012 年的探傷工作中，由于正確合理使用了數(shù)字探傷儀，共發(fā)現(xiàn)疑似傷損232 處，其中段一級(jí)回放發(fā)現(xiàn)了23 處，車間回放發(fā)現(xiàn)209處，共通過(guò)回放發(fā)現(xiàn)重傷鋼軌5 根，有效地避免了斷軌事故的發(fā)生。此外還利用數(shù)字儀器回放發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)違反探傷一日作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的諸多問(wèn)題。由于我們?cè)跀?shù)字探傷儀的管理、使用、分析等環(huán)節(jié)采取了積極的措施，有效地控制了斷軌事件的發(fā)生，確保了我段防斷爭(zhēng)零控零目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。