高速重轨“黑线”类缺陷类型识别及深度的微观分析方法技术

本发明专利技术公开了一种高速重轨“黑线”类缺陷类型识别及深度的微观分析方法，属于轨道生产制造技术领域。该方法通过对高速重轨“黑线”类缺陷部位进行取样，并按照GB/T13298‑2015标准进行金相试样制备，对制备好的金相试样开展微观检验分析,具体的包括未腐蚀状态下的微观缺陷形貌和深度分析，腐蚀状态下的微观缺陷形貌和深度分析及扫描电镜下的微观缺陷形貌和深度分析，并结合数字图像处理技术统计得出几类缺陷的微观形貌特征、缺陷深度数据和缺陷类型，从源头上采取针对性的措施对钢板的质量进行改进和控制，不断提高高速重轨的质量以确保高速铁路的安全。

【技术实现步骤摘要】
高速重轨“黑线”类缺陷类型识别及深度的微观分析方法
本专利技术涉及高速重轨质量检测，属于轨道生产制造
，具体地涉及一种高速重轨“黑线”类缺陷类型识别及深度的微观分析方法。
技术介绍
随着国家高速铁路的快速发展，高速重轨作为高速铁路体系的重要组成部分，其质量关系到铁路行车的安全，所以对高速重轨的质量要求也越来越日益严格。同时，随着轨梁线装备技术的发展，工艺的优化改进，质量管理手段的完善，高速重轨“黑线”类缺陷的宏观存在形式越来越小了，但是存在不定期会出现的实际情况，同时缺陷更加隐蔽了，对生产顺行、质量检查和判定带来了更大的难度武钢有限公司作为国内四家拥有国铁轨资质的高速重轨生产厂家之一，一直以来，非常高度重视高速重轨的质量，严格按照TB/T2344-2012和TB/T3276-2011标准要求，开展重轨的质量检查和检验工作，同时不断探索表面检查和实物质量的检验判定的新设备、新方法、新技术。统计分析近几年的表面检查数据：在重轨生产线表面质量检查过程中，检查员人工发现重轨的轨头部位存在“黑线”类缺陷，可以通过人工检查员肉眼观察或者在线表面检测仪器，比如涡流探伤等，如中国期刊《无损检测》,2012,34(11),公开了NTD超声波探伤仪在高速重轨检测中的应用，具体地介绍了NTD超声波探伤仪的工作原理，阐述了高速重轨在线探伤前的各项准备工作；样轨的制作，探伤仪灵敏度的调整，以及标样的重复性报准试验，并对超声波探伤仪在高速重轨中的应用进行了大量试验，经统计、对比、化验和分析，得出如下结论：超声波探伤仪整体性能稳定、可靠；高速重轨检出率低于其他重轨检出率，检测中尚未发现漏检，但存在部分误检现象，检出伤轨中，绝大部分缺陷集中在轨腰区域，这些缺陷主要是氧化物、硫化物和硅酸盐夹杂。通过人工检查员肉眼观察虽然能宏观观察缺陷特征，但非常难以准确定性这类缺陷的类型名称、种类属性、形貌特征，和实际缺陷深度，存在误判、漏判和错判的质量风险。同理，在线表面检测仪器虽然也可以发现“黑线”类缺陷，但是也不能够准确定性缺陷所属的类型名称、种类属性、形貌特征和缺陷深度，功能具有明显的短板。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了识别“黑线”类缺陷类型并检测缺陷实际深度的测量分析方法，对高速重轨生产线的技术操作提供了针对性的技术指导。为实现上述目的，本专利技术公开了一种高速重轨“黑线”类缺陷类型识别及深度的微观分析方法,包括如下步骤：1)对重轨轨头缺陷部位取样：每块试样长度控制为100～300mm；2)区分试样状态；3)切割试样：沿垂直于重轨延伸方向截取长度为15mm的微观缺陷试样；4)制备金相试样：确保金相制样面垂直于重轨延伸方向；5)微观检验分析：进行未腐蚀状态下的微观缺陷形貌和深度分析、腐蚀状态下的微观缺陷形貌和深度分析及扫描电镜下的微观缺陷形貌和深度分析；6)图像采集：采用金相图像分析仪和扫描电镜连接的计算机进行图像采集与存储；7)测量缺陷深度及缺陷类型的定性分析。进一步地，重轨轨头的“黑线”类缺陷延伸方向与重轨轨头的延伸方向保持一致，这也是本专利技术进行该类“黑线”类缺陷分析的前提条件。优选的，步骤5)中，进行未腐蚀状态下的微观缺陷形貌和深度分析过程如下：微观缺陷形貌，金相显微镜放大倍数为500X，明场，金相图像分析仪为图像采集模式；微观缺陷深度，金相显微镜放大倍数为100X，明场；金相图像分析仪为图像采集模式。优选的，腐蚀状态下的微观缺陷形貌和深度分析过程如下：微观缺陷形貌，金相显微镜放大倍数为500X，明场；金相图像分析仪为图像采集模式；微观缺陷深度，金相显微镜放大倍数为100X，明场；金相图像分析仪为图像采集模式。优选的，扫描电镜下的微观缺陷形貌和深度分析过程如下：微观缺陷形貌，扫描电镜放大倍数为500X-1000X，钨灯丝或者场发射扫描电镜，工作距离10mm，工作电压20KV，束斑大小4.5；微观缺陷深度，扫描电镜放大倍数为100X，钨灯丝或者场发射扫描电镜，工作距离10mm，工作电压20KV，束斑大小4.5。进一步地，步骤7)中，所述缺陷类型包括裂纹类缺陷、折叠类缺陷、划伤类或氧化铁皮缺陷，这三种类型是对重轨轨头“黑线”类缺陷类型进行统计分析后得出的结论。进一步地，所述裂纹类缺陷在基体内部有深度在1mm以上的延伸，缺陷缺口宽度为0.2mm，沿基体延伸方向有分支或者分叉，且金相缺陷试样未腐蚀时，两边有比较严重的氧化原点；金相缺陷试样腐蚀后，缺陷两边有非常明显严重的脱碳层，脱碳层深度在0.3mm以上，对于裂纹类缺陷深度的分析也是在对若干个试样进行统计分析后得出的结论，对于出现了这种裂纹，整个批号的重轨都要判废，同时还要从源头上找出出现这种裂纹的原因，并最终通过加强连铸工艺环节的质量控制，加强连铸坯质量的检查和下送要求来减少这类缺陷的发生概率。进一步地，所述折叠类缺陷在基体内部有深度在0.8mm以上的延伸，缺陷缺口宽度为0.1mm，沿基体延伸方向没有分支和分叉，且金相缺陷试样未腐蚀时，两边没有氧化原点；金相缺陷试样腐蚀后，缺陷两边有较浅的脱碳层，脱碳层深度为0.1mm，对于折叠类缺陷深度的分析也是在对若干个试样进行统计分析后得出的结论，对于出现了这种缺陷，整支重轨都要判废，而整个批号的重轨降级处理，同时还要从源头上找出出现这种缺陷的原因，并最终通过加强轧钢工艺环节的质量控制，加强对轧钢过程中道板质量的检查和要求以减少这类缺陷的发生概率。进一步地，所述划伤类或氧化铁皮缺陷在基体内部有深度在0.5mm以下的延伸，缺陷缺口宽度为0.2mm，缺陷端部光滑，没有向基体延伸的趋势，没有分支和分叉，金相缺陷试样未腐蚀时，两边没有氧化原点；金相缺陷试样腐蚀后，缺陷两边没有脱碳层，该类缺陷是允许的，一旦发现这样的划伤类或氧化铁皮缺陷，通过人工局部打磨整支可以放行，并且从源头上加强对轧钢大型工具的质量控制，以及及时更换轧辊。进一步地，步骤2)中，所述试样状态包括未修磨状态、修磨状态或酸洗后状态，其中，对于重轨轨头“黑线”类缺陷能够用肉眼直接观察时可保持其未修磨状态下进行取样和金相制样，或者将其修磨后进行取样制样，对于修磨后仍不能清除的显示其“黑线”缺陷的，需要进行酸洗后再取样制样。进一步地，步骤4)中，按照GB/T13298-2015标准进行金相试样的制备，具体制备过程包括：切割-镶嵌-80号砂纸磨-180号砂纸磨-320号砂纸磨-600号砂纸磨-1000号砂纸磨-抛光-腐蚀。进一步地，步骤1)中，取样频次控制为每批取样3次，才能客观合理的统计出缺陷类型及缺陷深度。本专利技术的有益效果主要体现在如下几个方面：1、本专利技术设计的分析方法克服了人工测量和涡流探伤测量的缺陷，为实际生产提供了指导意义；2、本专利技术设计的分析方法具备完整的取样，制样，检测，分析等流程，得到了高速重轨“黑线”类缺陷的微观形貌特征、高速重轨“黑线”类缺陷的深度数据并分析总结出高速重轨“黑线”类缺陷的类型；并以此作为对有“黑线”类缺陷的高速重轨进行科学判定的依据；3、本专利技术设计的分析方法在确定“黑线”类缺陷微观形貌后，结合炼钢工艺和轧钢工艺的特点，可以得到高速重轨“黑线”类缺陷产生的环节，以此从源头上采取针对性的质量改进和控制措施，不断提高高速重轨的质量以提高质量合格稳定率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速重轨“黑线”类缺陷类型识别及深度的微观分析方法,其特征在于：包括如下步骤：1)对重轨轨头缺陷部位取样：每块试样长度控制为100～300mm；2)区分试样状态；3)切割试样：沿垂直于重轨延伸方向截取长度为15mm的微观缺陷试样；4)制备金相试样：确保金相制样面垂直于重轨延伸方向；5)微观检验分析：进行未腐蚀状态下的微观缺陷形貌和深度分析、腐蚀状态下的微观缺陷形貌和深度分析及扫描电镜下的微观缺陷形貌和深度分析；6)图像采集：采用金相图像分析仪和扫描电镜连接的计算机进行图像采集与存储；7)测量缺陷深度及缺陷类型的定性分析。

【技术特征摘要】
1.一种高速重轨“黑线”类缺陷类型识别及深度的微观分析方法,其特征在于：包括如下步骤：1)对重轨轨头缺陷部位取样：每块试样长度控制为100～300mm；2)区分试样状态；3)切割试样：沿垂直于重轨延伸方向截取长度为15mm的微观缺陷试样；4)制备金相试样：确保金相制样面垂直于重轨延伸方向；5)微观检验分析：进行未腐蚀状态下的微观缺陷形貌和深度分析、腐蚀状态下的微观缺陷形貌和深度分析及扫描电镜下的微观缺陷形貌和深度分析；6)图像采集：采用金相图像分析仪和扫描电镜连接的计算机进行图像采集与存储；7)测量缺陷深度及缺陷类型的定性分析。2.根据权利要求1所述高速重轨“黑线”类缺陷类型识别及深度的微观分析方法,其特征在于：重轨轨头的“黑线”类缺陷延伸方向与重轨轨头的延伸方向保持一致。3.根据权利要求1所述高速重轨“黑线”类缺陷类型识别及深度的微观分析方法,其特征在于：步骤7)中，所述缺陷类型包括裂纹类缺陷、折叠类缺陷、划伤类或氧化铁皮缺陷。4.根据权利要求3所述高速重轨“黑线”类缺陷类型识别及深度的微观分析方法,其特征在于：所述裂纹类缺陷在基体内部有深度在1mm以上的延伸，缺陷缺口宽度为0.2mm，沿基体延伸方向有分支或者分叉，且金相缺陷试样未腐蚀时，两边有严重的氧化原点；金相缺陷试样腐蚀后，缺陷两边有严重的脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶勇，张昌强，刘善青，罗海灵，杨国义，叶佳林，王潇，刘凯，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42