无损检测探伤方法及其在钢轨探伤中的应用研究

无损检测探伤方法及其在钢轨探伤中的应用研究

王唯

中国铁路北京局集团有限公司秦皇岛工务段 河北省唐山市 063000

【摘要】：我国经济不断的发展促使我国铁路行业也在不断的发展,其一,铁路工程的不断增加促使铁路网的发展范围不断扩大,这就促使铁路运输过程也在不断的加强,进而加强了铁路运输的能力;其二,如果铁路在运输的过程中产生安全的问题,那么就会使损失增加,进而导致其受到严重的影响。其中无损检测方法在整个钢轨探伤中起到了重要的作用,而且还能够通过此检测方式对整个轨道进行充分的检测,进而保证轨道的运行安全。

关键词：无损检测探伤方法；钢轨探伤；应用

        一、 无损探伤方法概述

        无损探伤又称无损检测（NDT）技术，通常是指在不破坏被检测对象原有性能（包括物理性能与化学性能）及几何完整的前提下，依据各种物质的缺陷、结构差异与相关物理量变化间关系对其展开检测，从而将被检测对象的性质、状态、质量、内部结构等各方面信息明确下来，是一种相对特殊的检测技术，在航空航天、医疗卫生、船舶与汽车制造、桥梁建筑、铁路等诸多领域中，都有着比较广泛的应用[1]。另外，从具体的检测操作方法上来看，无损探伤方法的种类非常之多，其中最为常用的主要有超声波检测、磁粉检测、涡流检测、渗透检测、射线照相检测几种，不同无损探伤方法虽然远离不同，在操作要求、适用范围、检测灵敏度、检测成本、检测效率、优势作用等方面也存在着明显差异，但基本都具有着可实现100%检验、不破坏被检对象、可准确判断被检对象缺陷等特点，目前在探路无损检测工作中均有着较为良好的应用。

二、 无损超声导波技术在钢轨探伤中的应用原理

　　研究无损超声导波技术在钢轨探伤中的的应用原理之前，需对超声波的介质传播特性进行分析。其中，超声波在通过介质后，会沿介质方向呈现三种波导，分别为轨头、轨腰和轨底，基于三种波导所拥有的不同结构，其所呈现的导波频率和导波速度也会有所差距。在此基础上，通过信号发生装置就钢轨进行声波激励，并借助功率放大器于钢轨一端激发超声导波，可就捕捉到的超声导波进行速度分析，若导波群速度与相速度保持一致，则证明导波未经过轨底腐蚀等界面不连续处。同时，若导波群速度与相速度呈现差异表现，超声导波会出现反射、散射以及模式转变三种形态变化，此时，导波信号会带有缺陷特征进行回波传递，最终，探测人员通过分析回波信号便可确定钢轨的损伤类型及损伤程度。

三、损检测探伤方法在钢轨探伤中的应用

        3.1超声波探伤

        对于我国的铁路来说，其运输过程中的工序相对繁琐，而且车流量也相对较大，探伤过程中的时间也不确定。对于目前我国钢轨探伤的过程中，超声波的探伤方式穿透力相对较强，而且探测的深度也相对较深，其自身的探测灵敏程度比较高，可以对直径中产生的空气进行充分的反射，并且能够对其主要位置和形状等等进行合理的判定，除此之外，其自身的探测过程中安全性能相对较高，而且探测所使用的机械设备比较便捷，所以其在应用的过程中范围比较广。对于我国铁路工程运输的过程来说，其运行过程相对比较繁琐，而且车辆行车的密度相对比较大，对于探伤过程来说，时间不是固定的，因此，就可以利用列车行驶过程中的空余时间进行检查。对于我国钢轨探伤的落实过程中，超声波的探伤过程自身的穿透性比较高，而且可以对内部进行深度的探测，灵敏度高，可发现与直径约十分之几毫米的空气隙反射能力相当的反射体；能准确反映内部反射体位置、大小、形状及性质等特点；且超声波探伤仪操作安全，设备轻便；故超声波探伤仪得到广泛应用。

        3.2钢轨超声回波信号的小波降噪

        加强对探伤措施的改善，可以对钢轨的轨头以及轨腰部分进行没有盲区的检查和测验；不过对于超声的检测方式来说，其具有一定的优化作用，而且其设备可以对超声探测仪器进行有效的改善，进而加强的探测的精准程度。为了进一步加强探测的精准程度，可以对数据进行合理的改善，利用小波的方法对傅里叶进行合理的更替。在使用的过程中，超声波的信号会不确定，可以利用这些信号进行改善，并且对其进行合理的分析。利用小波的方式对噪音进行合理的降低。

        3.3裂缝检查

        裂缝检查属于焊接质量中超声波无损探测检查的关键环节，一般情况下，裂缝中回波高度会很大，且幅度很宽，而且会产生多峰的现象，但当探头移动时，反射波一般会产生持续变化。另外，在探头运行后，裂缝的波峰一般会产生上下错动的现象。值得注意的是，裂缝是一种十分危险的情况，该问题的存在不但会影响着焊接接头的质量，并且还会导致应力过度集中，这一般也是导致结构开裂的重要原因。由此，工作人员在检查裂纹的时候，一定要通过提升焊条和焊剂的碱性，必要的预热保温措施，并使用科学的焊接顺序以及增加焊缝收缩过程的自由度，最后促使焊接质量中超声波无损探测检查处理效率的不断提高。

四、超声波检测技术在钢轨探伤中的具体应用

        在利用超声波进行钢轨探伤检测工作中，因其效率较高，所以能够在短时间之内完成相关检测工作。在此过程中，其主要借助于脉冲形势积极作用，将超声波迅速发射到被检工件中。在被检工件接收到命令之后，还会在其内部反射源位置进行超声波反射，这便是脉冲反射法的具体体现。在整个工作过程中，其会存在着两个交界面。一个是缺陷和工件介质所出现的交界面。另外一个是工件外部介质和工件介质之间所存在的交界面。

        在应用过程中，如果内部超声波在传播过程中，受到了两个交界面阻碍性作用的影响，将会迅速发生反射现象。借助到超声波反射的积极作用，判断该部分钢轨是否存在着缺陷性问题。从其影响来看，最主要表现为以下三个方面的功能。首先，从异质界面上超声波发射情况进行有效判断，分析内部工件材料是否存在着缺陷。其次，如果在检测过程中，发现工件出现了缺陷问题，能够对其出现位置进行定位，对其所出现的时间和大小、形状等内容进行有效分析。最后，如果出现了相关缺陷问题，在完成了基础性定位工作之后，其还会将相关数据进行有效保存，从而为后期工作顺利开展提供数据支撑。

        结束语

        我国经济不断的发展促使我国铁路行业也在不断的发展，其一，铁路工程的不断增加促使铁路网的发展范围不断扩大，这就促使铁路运输过程也在不断的加强，进而加强了铁路运输的能力；其二，如果铁路在运输的过程中产生安全的问题，那么就会使损失增加，进而导致其受到严重的影响。其中无损检测方法在整个钢轨探伤中起到了重要的作用，而且还能够通过此检测方式对整个轨道进行充分的检测，进而保证轨道的运行安全。综上所述，以上内容就是对无损检测探伤方法及其在钢轨探伤中的应用的论述。

        参考文献

        [1]包磊.钢轨探伤仪检测中标准试块几何量技术要求探讨[J].铁道技术监督,2017,45(11):16-18.

        [2]王黎黎.钢轨探伤中的无损探伤技术应用[J].技术与市场，2019，026（009）：116-117.

[3]武鹏飞.钢轨探伤中的无损探伤技术应用[J].建筑工程技术与设计，2020(22)：61.

[4]杜文奇.钢轨探伤技术发展与应用研究[J].神州，2021(7)：245-246.

[5]寺下善弘，彭惠民.支撑铁路稳定运输的钢轨探伤技术[J].国外机车车辆工艺，2019(6)：38-42.