新型鋼軌超聲波自動探傷儀應(yīng)用

鐵路鋼軌超聲波探傷檢測的必要性

隨著現(xiàn)代鐵路路線的四通八達(dá)，人們越來越多的乘坐動車這種交通工具。作為火車重要部件之一的鐵軌，起到了舉足輕重的作用。如果鐵軌不重視修理和保養(yǎng)，一旦斷裂就會造成不可估量的損失。無論是從財產(chǎn)還是從生命方面來看，都是不利的。因此，要對鐵軌進(jìn)行定期的保養(yǎng)和維護(hù)，鋼軌超聲波探傷工藝是一種比較科學(xué)和有效的檢測方法。

超聲波鋼軌探傷技術(shù)的實際應(yīng)用

無損檢測就是利用聲、光、磁和電的特性，在不損害或不影響被檢對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷的大小、位置、性質(zhì)和數(shù)量等信息，進(jìn)而判定被檢對象所處技術(shù)狀態(tài)（如合格與否、剩余壽命等）的所有技術(shù)手段的總稱。由于超聲波的頻率高，能量集中可形成較窄的波束向前傳播，傳播的方向性好，又易于在固體中傳播，在兩個不同的介質(zhì)形成的界面會發(fā)生反射，可以有效利用于工業(yè)探測。超聲波無損探傷技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)無損探傷中應(yīng)用最廣泛，研究最活躍的技術(shù)之一。超聲無損探測的基本原理為超聲波具有很強的穿透力，較廣的檢測深度，指向性好，對缺陷的定位較準(zhǔn)確，檢測的靈敏度高，幾乎可以檢測到任何部位的缺陷，對試件內(nèi)部尺寸很小的缺陷也有較高的識別度。運用多波形、多探頭進(jìn)行檢測時，可以多向檢測，檢測結(jié)果重復(fù)性好，可直接實時顯示檢測結(jié)果，亦可對結(jié)果存盤、打印，永久保存檢測結(jié)果。檢測結(jié)果可以以波形輸出，可運用信號處理技術(shù)、成像圖像處理技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合處理，從而提高檢測的精度和可靠性。超聲檢測法具有檢測成本低，設(shè)備輕便，操作方便，檢測速度快，數(shù)據(jù)可儲存后處理，可適應(yīng)檢測時間窗短、工作距離長、工作量大的檢測工作。超聲波對人體、對環(huán)境無害，超聲無損檢測法可以保證操作人員的健康安全。

超聲波無損鐵軌探傷方法的探究

首先，脈沖反射法。①探傷原理。超聲脈沖回波反射法是目前較主流的一種應(yīng)用性超聲無損檢測方法，換能器通過耦合劑直接接觸待測的試件，因此該方法又稱直接接觸脈沖反射法。超聲波短脈沖進(jìn)入試件后，當(dāng)聲波遇上由兩種聲阻抗不同的介質(zhì)形成的介質(zhì)面時，波束會發(fā)生反射，入射波聲壓的相位與反射聲壓相反，反射波與入射波合成聲壓的振幅產(chǎn)生變化，采用一個兼顧發(fā)射和接收功能的探頭，對接收到的反射波進(jìn)行接受，并在探傷儀的熒光屏上顯示，根據(jù)反射波的波形幅度對試件內(nèi)部缺陷的深度、尺寸、性質(zhì)等信息進(jìn)行判斷。在探傷的過程中，當(dāng)被測試件中不存在缺陷時，顯示波形中只有發(fā)射波脈沖和底面反射波；試件存在小缺陷時，顯示波形中只有發(fā)射脈沖和底面反射波，以及缺陷回波；試件中存在大缺陷時，缺陷全部反射了反射的脈沖，因此只有發(fā)射脈沖和缺陷回波。根據(jù)聲程與傳播時間的關(guān)系可計算出缺陷的位置。借由對缺陷波與底波之間的高度進(jìn)行比較可以判斷缺陷的尺寸大小。通過改變儀器、探頭、耦合方式、入射波方向可以不同方法實現(xiàn)對不同材質(zhì)的檢測。②優(yōu)勢。脈沖反射法的操作靈活方便，檢測的靈敏度高。③局限性，一是對近表面和薄壁的檢測存在盲區(qū)。二是對與超聲傳播方向平行的缺陷檢測靈敏度較低。三是由于傳播聲程長，不適用于高衰減材料的檢測。

其次，超聲穿透法。①探傷原理。超聲波由一個探頭發(fā)射，并由位于被檢材料對面的另一個探頭接收，通過測量超聲脈沖或者連續(xù)波在穿透試件后的能量變化，判斷試件缺陷情況的方法。脈沖穿透法在工業(yè)上能很好地彌補脈沖反射法的缺陷。②優(yōu)勢。一是穿透法的收發(fā)由分別兩個探頭完成，檢測中幾乎不存在盲區(qū)，對薄壁檢測有良好的適應(yīng)性。二是檢測設(shè)備簡單，操作方便，易實現(xiàn)連續(xù)自動探傷且檢查速度快，尤其適合形狀簡單的批量試件判傷。三是穿透法的聲波單聲程傳播，適于探測衰減系數(shù)較大的材料，對取向不良的缺陷，也能較好地發(fā)現(xiàn)。③局限性。一是傳統(tǒng)穿透法，通過聲能被缺陷阻擋的情況來判傷，但只有當(dāng)超聲聲壓大于 20%才能被探頭檢出，相當(dāng)于聲壓只降低 2dB，靈敏度低。二是通過觀察接收波形高低可以判斷缺陷的有無以及確定缺陷面積，但波形所處位置不能表示缺陷聲程，不能判斷缺陷的深度位置。三是當(dāng)缺陷較小時，聲波的衍射會降低穿透法的檢測靈敏度，實際操作中，需要反方向再次檢測。四是穿透法采用的一發(fā)一收兩個探頭的位置要求嚴(yán)格，需要專門的器械。

總之，鐵軌對于鐵路來說是非常重要的零部件，因此在保養(yǎng)和維護(hù)方面要非常的注意。在鐵路鋼軌的探傷方面，超聲波探傷具有準(zhǔn)確率高、科學(xué)性等優(yōu)點。要通過不斷的改進(jìn)，使超聲波探傷工藝日趨成熟。