钢轨探伤工复习思考题及答案.docx

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钢轨探伤工复习思考题
第一章 无损检测根底学问
无损探伤承受的五种常规方法是什么？其中只适用于检查外表开口缺陷的方 法是什么？
答：五种常规方法分别是：〔 1〕超声探伤；〔2〕射线探伤；〔3〕磁粉探伤；
〔4〕渗透探伤；〔5〕涡流探伤。其中渗透探伤只适用于检查外表开口缺陷。
什么叫波？波分为哪两类？
答：人们把声源振动在介质〔如空气等〕中的传播过程，称为波动，简称波。波是物质的一种运动形式，可分为电磁波和机械波两类。
什么是超声波？其波长、频率、声速三者的关系式是什么？
答：通常把人耳感觉不出来的频率高于 20 kHz 的机械波称为超声波。其波长、频率、声速三者的关系式为：
λ〔波长〕=C〔声速〕／f〔频率〕 4．超声波探伤的主要优点是什么？ 答：超声波探伤的主要优点如下：
指向性好。超声波波长很短，像光波一样，可以定向放射，因而能便利、准确地对缺陷定位。
穿透力量强。超声波能量高，且在大多数介质中传播时能量损失小，在一些金属材料中传播时，其穿透力量可达数米，其它无损探伤手段无法比较。
检测灵敏度高。假设存在于钢中的空气分层厚度为 10-6 mm，反射率可超过21%，当分层厚度在 10-5 mm 以上时，反射率可超过 94%，其灵敏度居全部无损探伤方法之首。
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可检出各种取向的缺陷 。通过应用多种波型以及各种探头作不同方向的探测，能探出工件内部和外表各种取向〔与外表平行或倾斜〕的缺陷。
检测速度快，费用低〔仅耗损少量电能和耦合剂〕。
什么是超声波的指向性与指向角？
答：超声波的指向性为超声波能量集中在肯定区域并向一个方向辐射的现象。 指向角反映指向性锐度，又称半集中角，即波束轴线与边缘之间的夹角。其公式
如下：
θ0＝≈70λ/D
〔θ 0 为半集中角，λ 为波长，D 为晶片直径〕
用哪些物理量可描述超声场的特征？
答：描述超声场的特征值主要有声压、声强和声阻抗。
假设 C ＞C ，那么当第一介质中的纵波入射角处于什么范围时，其次介质中
L2 L1
只有折射横波存在？
答：当第一介质中的纵波入射角大于第一临界角而小于其次临界角时，其次介质中只有折射横波存在。
什么叫衰减？引起超声波衰减的缘由有哪些？
答：超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，超声波的能量渐渐减弱的现象称为超声波的衰减。引起超声波衰减的缘由很多，主要包括集中衰减、散射衰减和吸取衰减。
超声波探伤时，假设遇材料晶粒尺寸增大，将对超声波产生什么影响？
答：晶粒增大，将使声阻抗发生变化，从而导致超声波产生反射、折射和波型转换现象，使超声波产生散射衰减。
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当超声波倾斜入射到固体异质界面时，会产生什么现象？
答：当超声波倾斜入射到固体异质界面时，除会产生反射、折射〔透射〕现象以外，还往往伴随着波型转换现象，即产生与入射波不同类型的反射波和折射波。
超声波探伤方法中，脉冲反射法与穿透法各有何优缺点？
答：脉冲反射法的优点为：适应范围广，探伤灵敏度高，缺陷定位准确，操作便利。其缺点为：反射波受缺陷取向的影响，超声波在传播的过程中衰减大，对近外表缺陷的探测力量差。
穿透法优点是：不存在探测盲区，判定缺陷方法简洁，适用于连续的自动化探测较薄的工件。缺点是：探伤灵敏度低，区分率差，不能确定缺陷的深度位置，一般需要专用的探头夹持装置。
超声波探伤方法按原理可分为哪几类？
答：超声波探伤方法按原理可分为穿透法、脉冲反射法、衍射时差法〔 TOFD〕 等。
超声波探伤方法按波型可分为哪几类？
答：超声波探伤方法按波型可分为纵波法、横波法、外表波法、板波法、爬波法等。
超声波探伤方法按显示方式可分为哪几类？
答：超声波探伤方法按显示方式可分为A 型显示和超声成像显示。其中，超声成像显示可细分为 B、C、 P、ALOK、相控阵超声成像显示等。
超声波探伤方法中， A、B、C 三种显示各有什么特点？
答： A 型显示脉冲反射式探伤法是以水平基线〔X 轴〕表示超声波传播的距离或时间，用垂直于基线〔Y 轴〕表示超声波反射幅度的一种信号显示方式；B 型显示
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是以显示被检工件的横截面图像，指示反射体的大致尺寸及其相对位置的超声信息显示方式； C 型显示是以显示整个体积内缺陷或界面的顶视图像，指示缺陷位置和大小的超声信息显示方式。
超声波探伤方法按探头数目可分为哪几类？
答：超声波探伤方法按探头数目可分为单探头法、双探头法、多探头法等。
超声波探伤方法按探头与工件的接触方式分为哪几类？
答：超声波探伤方法按探头与工件的接触方式可分为接触法、液浸法、电磁耦合法。
什么叫端角反射？有何特征？
答：超声波在两个相互垂直平面构成的直角内反射称为端角反射。每次反射过程都遵循超声波的反射定律，反射波与入射波波型一样时，以平行于入射方向返回，反射率的大小与入射角和入射波型有关。
什么叫 AVG 曲线？有何作用？
答：描述规章反射体的距离〔A〕、波幅〔V〕、当量大小〔G〕之间的关系曲线称为距离-波幅-当量曲线，德文称 AVG 曲线，英文为DGS 曲线。AVG 曲线可用于对缺陷定量和灵敏度调整。
横波斜探头会产生哪些非缺陷回波？
答：横波斜探头产生的非缺陷回波有工件轮廓回波、探头杂波、幻象波外，外表波、草状回波、变型波、“山”形波等。
影响定量精度的因素有哪些？
答：影响定量精度即影响缺陷回波幅度的因素较多，有仪器、探头、耦合、工件、缺陷等。
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试计算声波在钢/水界面的声压反射率和声压透射率。
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(钢Z ＝ ´10kg / m2 · s,水Z
1 2
= ´10kg / m2 · s)
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解：
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Z - Z
g = 2 1
= -
= -
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Z + Z
2 1
 +
10
=
t 2Z2 = 2 ´ =
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Z - Z
2 1
 +
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答：声压反射率为－0．5，声压透射率为 0．5。
P H
一台垂直线性好的探伤仪，荧光屏上波幅从100%处降至 20%时，应衰减多少 dB？
D = 20lg 1 = 20lg 1
可得
2 2
解：依据 P H
D = 20 lg 100 = » 14
20
答：应衰减约 14dB。
用入射角 30°的有机玻璃制作的斜探头，一次波探测钢工件时，测得某缺陷声程为 ，求缺陷入射点的水平距离。
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(有机C ＝2730m / s，钢C
L S
= 3200m / s)

sin b

L
= sina
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S
解：由题意为按声程调整扫描速度，则依据 L = S sin b ，且 C
sin 30 0 ´ 3200
b = arcsin =
C 可得：
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折射角
2730
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L = 141´ sin =
答：该缺陷距入射点水平距离为 82．7 mm。
计算直径为 20mm，频率为 的直探头在钢中的近场长度和半集中角
各为多少？〔钢 C ＝5900m/s〕
L
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解：由题意直探头放射的纵波声场，可依据公式
N » D2 ,q » 70 l ,且有l＝ c

4l 0 D f 得：
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l = 5900 ´103
´106
=
10
q
l
» 70 = 70 ´ = 0 D 20
D 2 202
10
N » 4l
= 4 ´
=
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答：近场长度为 mm，半集中角为 °。
有一钢工件厚 200mm，第五次底面回波与其次次底面回波差 12 dB，试求材质衰减系数是多少？
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解：由工件厚度d £ 200 mm ，可依据公式
m = 5; n = 2; d = 200mm;d = 20 lg m
n 得：
a = D m - n - d
2(n - m )d ，现：D

m-n

= 12dB ；
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12 - 20 lg 5
a = 2 = (dB / mm) 2 ´ (5 - 2) ´ 200
答：材质衰减系数为 0．0033〔dB／mm〕。
其次章 钢轨和钢轨伤损
钢轨的作用、要求和分类有哪些？
答：〔1〕钢轨的作用是：一是支持并引导机车车辆按规定的方向运行，将来自车轮的荷载和冲击传布于轨枕和扣件之上；二是在自动闭塞区段，钢轨又成为轨道电路中的一局部，起到信号电流的传输作用；在电气化区段，钢轨还作为电力机车牵引电流的回流导线作用。
钢轨的要求是：①钢轨必需为车轮供给连续、平顺和阻力最小的滚动外表， 又为机车供给最大的粘着牵引力，因而要求钢轨顶面具有相应的摩擦系数，能产生一
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定的摩擦力；②钢轨受到车轮辗压会产生弯曲，为抵抗弯曲，钢轨应具有相当的强度。为了减轻车轮对钢轨的冲击作用，削减机车、车辆走行局部及钢轨的裂损，钢轨又必需具有肯定的可挠性；③为使钢轨不至被巨大压力压溃或快速磨耗，钢轨应具有足够的硬度和断裂韧性。此外，钢轨还应具有较强的抗剥离性和抗疲乏性，肯定的耐腐蚀性，良好的可焊性等。
钢轨的分类是：①按钢种分：钢轨可分为碳素轨、合金轨；②按钢轨的重量分：有 38 kg/m〔P38〕、43 kg/m〔P43〕、45 kg/m〔P45〕、50 kg/m〔P50〕、60 kg/m
〔P60〕和 75 kg/m〔P75〕；③按力学性能分：通常钢轨分为一般轨、高强轨、耐磨轨三类。
分别说出 P50、P60 钢轨断面及轨端侧面尺寸各为多少？
答：P50、P60 钢轨的断面及轨端侧面尺寸见下表：
代码
项 目
a
钢轨高度
b
轨头宽度
c
轨腰厚度
d
轨底宽度
e
轨底边缘厚度
f
轨头内高
g
轨底内高
h
螺栓孔直径
i
轨端至1
孔中心距离
j
1 孔至 2
孔中心距离
k
2 孔至 3
孔中心距离
P50
152
70

132

42
27
31
66
150
140
P60
176
73

150
12


31
76
140
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了解和把握钢轨标志有何意义？简述、代号和炉罐所包含的 含义。
答：了解和把握钢轨标志的内含是为今后有针对性进展钢轨探伤、推断伤损形成缘由和进展方向供给依据。钢轨标志、代号和炉罐号是表示生产厂、出厂时间、钢轨材质、生产过程等内容的符号。
目前钢轨生产过程有几种工艺，长流程工艺的工序有哪些？
答：目前，世界上主要承受现两种工艺生产钢轨。一种为长流程工艺，另一种为短流程工艺。长流程工艺是以矿石为原料，经 14 道工序来完成钢轨的制造，它们是冶炼、精炼、脱气、浇铸、加热、开坯、轧制、打印、锯切、冷却、矫直、探伤、检
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测、加工。
钢轨的化学成份对钢轨有什么影响？各类元素对钢轨的性能具有哪些影响？ 答：钢轨的组织与性能，主要取决于它的化学成分。适宜的化学成分是保证钢轨
质量，提高钢轨的机械性能的主要因素之一，而钢材冶金过程中难以除去的有害元素，
又对钢材性能产生不良的影响。钢轨中除铁以外的主要元素对钢轨性能影响见下表：
序
元
素
作
用
和
影
响
1
碳〔C〕
2
硅〔Si〕
3
锰〔Mn〕
4
铜〔Cu〕
5
磷〔P〕
6
可以提高钢轨的强度、硬度和耐磨性。但钢中含碳量偏高，钢质变脆，其塑性指数
会显著降低，同时，还会增加钢中产生白点的时机。
能起到除去钢中气泡的作用。钢中含有适量的硅，能提高钢的硬度和耐磨性。但含量过多，会使钢质硬而脆，简洁在焊缝中产生气孔、杂质
可提高钢的强度和耐磨性，增加钢的韧性。它可以除去钢内有害氧化铁和硫化夹杂物，含锰量超过 1．2%的钢称为中锰钢，它的抗磨性很高
属有益元素，钢中含有少量的铜化合物，可提高钢的抗疲乏和耐腐蚀性能。假设含铜轨的轧制工艺不良，在钢轨外表会产生鱼鳞状态开裂
属有害元素，磷化物的最大危害是降低钢的塑性和韧性，特别在低温条件下，钢的冷脆性增大，易导致断轨。
硫〔S〕 属有害元素，硫化物常以颗粒状残留于钢中，在钢轨轧制时与钢一起被压延成片状， 造成钢轨内分层或纵向裂纹。
通常所说的钢轨机械性能包括哪些？它们的含义是什么？
答：〔1〕钢轨的机械性能通常包括强度、塑性、硬度、韧性和疲乏。〔2〕它们的含意是：强度——钢轨在载荷作用下，抵抗变形和破坏的力量；塑性——金属材料在载荷作用下，产生显著的变形而不致破坏，并在载荷取消后，仍能保持变形后的外形力量；硬度——金属材料抵抗另一种更硬物体〔材料〕压入其外表的力量；韧性—
—是指金属材料抵抗冲击载荷作用而不致破坏的力量；疲乏——在交变载荷的作用下，材料发生断裂的现象。
钢轨伤损如何定义？哪些状况属于钢轨折断？
答：〔1〕钢轨伤损定义是指钢轨在使用过程中发生的钢轨折断和钢轨裂纹，以及其他影响和限制钢轨使用性能的缺陷。〔 2〕钢轨折断是指：一是钢轨全截面至少断成两局部；二是裂纹已经贯穿整个轨头截面；三是裂纹已经贯穿整个轨底截面；四允许速度小于 160km/h 区段，钢轨顶面上有长度大于 50mm 且深度大于 10mm 的掉块；
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允许速度大于 160km/h 区段，钢轨顶面上有长度大于 30mm 且深度大于 5mm 的掉块。
钢轨顶面擦伤的重伤标准是什么？如何对伤损钢轨做标记？
答：〔1〕250km/h≥Vmas＞160km/h 的区段，擦伤深度超过 1mm；160km/h
伤损范围及标记
伤 损 种 类
说
明
≥Vmas＞120km/h 的区段，擦伤深度超过 2mm。〔2〕钢轨伤损标记按下表做标记：
连续伤损
一点伤损
轻伤
｜←△→｜
↑△
用白铅油作标记
轻伤有进展
｜←△△→｜
↑△△
用白铅油作标记
重伤
｜←△△△→｜
↑△△△
用白铅油作标记
钢轨其它伤损包含哪几类？
答：钢轨其它伤损是指除裂纹、折断以外，影响钢轨使用性能的磨耗、压溃、压陷〔或凹陷〕、波浪磨耗、弯曲变形、外表缺陷、外伤腐蚀等伤损。
钢轨伤损分类编号由几层组成？它们分别表示什么？
答：〔1〕钢轨伤损分类编号承受四位数字及一位英文字母表示。〔2〕第一位为数字，有 0~7 和 9 共 9 个数，分别表示伤损在钢轨长度上的起始位置；其次位为数字， 有 0~6 共 7 个数，分别表示伤损在钢轨横截面上的起始位置；第三位为数字，有0~ 9 共 10 个数，分别表示不同的伤损状态；第四位为数字，表示对伤损状态的细化，细化挨次以 1、2、3、4„编号依次类推，没有细化的可以不写；第五位为为英文字母， 有 A~E 共 5 个字母，分别表示不同的伤损程度。
从钢轨超声波探伤分析，钢轨伤损有哪几类？其中核伤形成的缘由有哪些？ 答：〔1〕钢轨伤损从超声波钢轨探伤专业上可分为五大类，有钢轨接头部位伤
损；钢轨纵向水平和垂直裂纹；钢轨轨底裂纹；钢轨焊缝缺陷。〔 2〕钢轨核伤形成缘由：由于钢轨冶炼和轧制过程中材质不良或使用过程中的缺陷，在列车重复荷载作
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