使用超声波探伤仪对焊缝质量进行探伤和外观检查。发现不合格的焊接接头，需要锯轨再重新进行焊接。
4.3.3.1 探伤
由于各种焊缝缺陷和焊缝轮廓反射面常常集中在一个很小的区域，超声探伤时，缺陷回波与焊缝轮廓反射波互相干扰、不易分辨，缺陷的识别和定量受人为因素影响较大，很容易造成误判和漏探。专用的钢轨焊缝成像探伤设备是一直以来的需求。
（1）钢轨焊缝探伤技术
钢轨焊缝超声探伤时，通常根据缺陷的形状把缺陷分为体积状（或点状）缺陷和平面状缺陷两大类。其中，体积状（或点状）缺陷主要有夹杂、疏松、缩孔、过烧等。平面状缺陷主要有光斑、灰斑、裂纹、未焊透和疲劳裂纹等。
焊缝中的体积状缺陷比较容易探测，这些缺陷没有明显的方向性，只要有声波入射，就会有一部分能量按原路返回，因而可用普通的单探头法进行探测。焊缝中平面状缺陷的探测则要困难得多，主要是由于平面状缺陷一般都平行于焊缝，只能用横波进行斜入射探伤。但由于镜面发射等原因，平面状缺陷很难用单探头方法检测（图4-52），一般需要采用组合方式进行探测。
1）直角反射。当缺陷靠近工件某一界面时，可以利用直角反射进行探测，如图4-53所示。在这种情况下，声波经缺陷和界面两次反射，然后沿着与入射方向平行的方向返回到探测面。由于缺陷靠近界面，反射声波与入射声波在探测面上分开的距离较小，因而可用同一探头进行接收。这种单探头探测法仅适用于靠近界面的平面状缺陷的探测。
图4-52 平面状缺陷反射
图4-53 直角反射
2）K型扫查。K型扫查如图4-54所示，两只探头分别置于相对的两个探测面上，一只发射，一只接收，扫查时，两探头需相对或向背等速移动。
3）串列式扫查。前后串列式扫查如图4-55所示，声波经缺陷和底面两次反射后返回探测面，被另一探头接收，两探头一前一后放置。探测点高度与两探头间距成正比，即两探头分开的距离越远，探测点越高。反之，两探头离得越近，探测点就越低，或离底面就越近。由此可见，当两探头由分到合或由合到分变化时，声波就从焊缝的上部扫查到底部，或从焊缝的底部扫查到上部。也可以说，要对焊缝从上到下或从下到上的扫查，就需要使两探头从分到合或从合到分地移动。
图4-54 K型扫查
图4-55 串列式扫查
4）K型扫查和串列式扫查的特点。K型扫查和串列式扫查有如下两个显著特点：
一是不管缺陷出现在焊缝的什么位置上，声波传播的总距离都一样，回波在荧光屏上的位置也相对固定，因而判伤很方便。K型扫查时声波传播的总距离等于串列式扫查传播距离的一半，且少一次声波反射，因而K型扫查时探伤灵敏度较串列式扫查高。
二是对焊缝进行扫查时，两探头必须相对或相背等速移动，因而手工操作很难完成，一般都要借助专门的扫查装置。
（2）GHT-2B型钢轨焊缝探伤系统
针对钢轨焊缝超声探伤焊筋波干扰大、缺陷信号不易识别、易误判和漏探、检测效率低等问题，相关单位联合研制了GHT-2B型钢轨焊缝探伤系统，该系统包括全断面显示超声探伤仪及专用探头扫查装置两部分。该系统采用6只不同角度的探头，组合成3种双探头扫查、3种单探头扫查等6种不同的扫查方式，一次扫查即可同时完成体积状缺陷和平面状缺陷检测，并实时显示整个焊缝横断面投影、俯视投影、侧视投影3个方向的彩色B型图像显示。全断面多维成像显示可以实现不同角度探头和不同扫查方式的相关信息的比对和验证，易于区分缺陷波和干扰波，防止误判和漏检，提高扫查效率和探伤可靠性。
1）GHT-2B型钢轨焊缝超声波探伤仪主要功能及特点：
A.全断面三维投影图像显示。探伤仪具备A型和B型两种显示方式。系统采用3个窗口分别显示轨底、轨腰、轨头3个不同的部位A扫回波信号，单探头回波和双探头回波可以切换，既可单独显示也可同时显示，两者用不同的颜色进行区分。系统采用另外3个窗口同时进行轨底、轨腰、轨头3个部位的B扫图形及焊缝横断面成像显示，首次实现了整个焊缝横断面投影、俯视投影、侧视投影3个方向的成像显示。
B.扫查过程记录及不同阈值回放分析存贮数据。系统可实时动态记录并存储探伤扫查过程中探头的位置信息、超声回波A显信号及图像显示。数据回放和分析时，既可以选定具体的A显回波进行细节分析，也可以改变不同的灵敏度进行不同的图像显示。这是国内首次将这一技术应用到钢轨焊缝探伤上，该技术的使用，可以对一些不易判断的焊缝，线上检测时用较高的灵敏度进行扫查，线下再进行详细分析，以防止漏检和误判、并提高线上检测效率。探伤仪可同时存储约2万个焊缝探伤数据，数据回放时可以按探伤日期、探伤人员及自定义模式进行检索。探伤数据既可以USB接口导出，也可以网线模式上传，便于探伤数据的管理。
C.PAC扫查和PAC曲线定量。用双探头法对钢轨焊缝进行K型扫查和串列式扫查时，尽管声波传播路程为一常数，但当缺陷位于不同位置时，由于探头声场受自身扩散及钢轨界面的制约，使得焊缝各处的声压并不相等，同样大小的缺陷位于焊缝不同部位时，反射波高会有很大差别。即缺陷反射声波不仅与传播距离有关，还会与缺陷所处部位的形状有关。为区别于距离幅度控制（DAC），本系统首次提出了位置幅度控制（PAC）的概念，并设计了PAC扫查和PAC显示，为准确测定缺陷的当量大小，进而正确判断焊缝质量提供了必要的方法和手段。
2）GHT-2多功能钢轨焊缝全断面扫查装置主要功能及特点。该扫查装置首次采用同步带驱动探头，结构简单，重量轻，探头走行平稳、连续，声波耦合稳定、定位精度高。能同时对轨头、轨腰和轨底3个部位进行扫查，扫查效率高。
扫查行程大于等于132mm，能够适用于43～75kg/m钢轨焊缝探伤。
扫查方式及探头配置：轨腰串列式或K型扫查，探头K0.75；轨底：K型扫查，探头K0.88；轨头：K型扫查，探头K1.2。
配置编码器和探头转换盒，既可与多通道专用探伤仪配套使用，也可与单通道通用探伤仪配套使用（图4-56）。(www.xing528.com)
图4-56 GHT-2B型钢轨焊缝超声探伤系统
（3）钢轨试块试验
GHT-1试块平底孔检测结果见图4-57；GHT-5试块横孔检测结果见图4-58。从图中可以很容易看出探头位置、反射体位置、图像显示之间的相互关系，便于缺陷的识别和定位。GHT-2多功能钢轨焊缝全断面扫查装置参数见表4-5。
图4-57 GHT-1试块及平底孔检测结果示意图
图4-58 GHT-5试块及横孔检测结果示意图
表4-5 GHT-2多功能钢轨焊缝全断面扫查装置参数表
4.3.3.2 钢轨平直度检测装置
在测量体上安装有5个电涡流测距传感器，分别对用于钢轨的轨顶、轨顶两圆弧、两工作边的位置。该测量体上两边还装有气动可开合的轨底和轨底侧边共4个电涡流测距传感器，分别应于钢轨的轨底、轨底侧边。当测量体与钢轨产生图示的相对运动时，通过电涡流测距传感器可以实时读取钢轨在长度方向上，各被测点与传感器的距离值。控制系统对这些数据进行计算分析，就可以得出钢轨在长度方向的平直度和错边量（图4-59）。
图4-59 长钢轨平直度测量原理图
电气控制及显示系统主要由轨面及轨侧激光测距子系统、变频同步控制子系统和数据采集与处理子系统等组成。
（1）轨面及轨侧激光测距子系统
轨面及轨侧测距子系统包括上、左、右5个涡流测距传感器，上表面由3个涡流测距传感器采集表面的平直度；左右各1个涡流测距传感器用于钢轨侧面的平直度采集。
（2）运动控制子系统
运动控制子系统包括：一台伺服电机通过丝杆驱动采集装置；两个位置行程开关用于正反方向的停止控制；一个双向数据采集模块用于正反向模拟数据采集与方向的控制。
（3）数据采集与处理子系统
数据采集与处理子系统主要由一台工作站、数据采集模块、激光传感器数据采集软件、位置同步与曲线数据分析软件、数据存储与管理软件等组成。
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