钢轨超声探伤技术及其发展研究

钢轨超声探伤技术及其发展研究

李晶晶

中国铁路北京局集团有限公司秦皇岛工务段  河北省秦皇岛市  066000

摘要：在现阶段科技高速发展的背景下，铁路运输已经成为了最为重要的交通方式之一，不仅可以提升民众出行的便利程度，也可以促进国家经济的发展。在铁路运输系统的发展过程中，钢轨发挥出了关键的支撑作用，但由于多方面因素的影响，钢轨损伤问题时有发生，需要通过合理的、科学的探伤技术进行检测，以避免对铁路系统带来不良影响。本文主要就钢轨超声探伤技术及其发展进行探讨，以供参考。

关键词：钢轨探伤；超声探伤；发展

1钢轨损坏及原因

近些年来，我国的铁路建设取得了长足的进步，钢轨的质量也随之有了明显提升，但是在钢轨的制造过程中，仍然存在着许多不可避免的缺陷，例如气泡、小白点，缩孔与非金属材料混在一起。除此之外，钢轨在实际使用中还存在着裂痕和破裂等问题，使得钢轨难以进行良好的运用或者是限制其性能参数。钢轨在使用中出现的问题主要是由以下原因引起的：第一，钢轨垂直裂缝问题。可能是因为钢轨制造时的技术问题导致的，也可能是材料存在问题，一些物质残留在轨道中，进而引发裂缝问题。第二，钢轨内部的核破坏。一方面是因为在钢轨制作过程中，施工工艺或者材料的应用不够合理，另一方面是因为在其使用期间，长期遭受较大荷载而产生应力。通常来说，核损伤主要出现在轨头顶部。但是经过时间的推移，其承载性能下降，从而引发安全事故。第三，导轨接触过程中对机组的损坏。这主要是由于连接头部位的轮子比其他部分的惯性要大很多。

2钢轨超声探伤技术概述

2.1钢轨超声探伤技术重要性

钢轨作为支撑轨道交通系统正常运转的重要设施，其质量直接关系到列车运行的安全性，因此，对其进行实时、准确、有效的检测是降低事故隐患的关键所在。在钢轨使用过程中，由于受到车轮的长时间冲击、摩擦，以及环境温度变化等原因的影响，钢轨会产生裂纹和磨耗等损伤。若不能得到及时有效的修复，将极大地降低钢轨的服役寿命，削弱其承载力，导致断轨、脱轨等重大事故的发生，严重威胁到广大民众的生命财产安全。

为最大限度保证轨道运行的安全性，有必要对钢轨实施无损检测的操作。无损技术能够在不改变被测物体各方面特性的前提下，对被测物体进行全方位的探测，及时地找到钢轨中存有的缺陷，从而为后续的维修养护提供依据。其中，超声探伤技术以其高灵敏度、高穿透力，以及对人体无害等优势特点，成为当前最重要的无损检测手段之一。

具体来说，超声探伤技术的运用，大致可以分成两类，即：人工探伤检测与车辆探伤检测。前者主要指的是通过小型检测车或探伤仪等，来对钢轨进行探伤检测的方法，这种方法具有较好的灵活性，并且成本投入较低，但是应用效率同样相对较低。后者是指在轨道车上加装探伤检测装置，从而对钢轨缺陷进行检测，具有较高的精度，较高的效率，同时也需要投入更多的成本。但不管是哪一种方法，都需要结合钢轨实际情况，选择合适的探头设备、频率与角度，从而确保探测信号的准确程度。

总之，灵活应用钢轨超声探伤技术，可以有效地保证轨道交通的安全与稳定，以免出现恶性事故，而对于管理部门与检测人员来说，应当持续改进探测技术，加强管理，促使钢轨超声探伤技术在未来得到更进一步的发展。

2.2钢轨超声探伤技术原理与优势

钢轨超声探伤的应用原理主要基于超声波技术，在实际应用中，采用20 KHz以上的频波对钢轨进行全方位的检测。通常来说，机械波传递过程中，可以将轨道上存在的损伤点汇聚到一起，值得注意的是，在此过程中应当拥有专门的介质处理。通过对超声波方向等进行分析，确定钢轨运行情况，若轨道上有缺陷，则超声传播至该区段时会得到相应的反馈。利用超声在介质中的传播、反射等特性，在确保对被测对象不造成损害的情况下进行检测，在钢轨探伤检测中的应用十分广泛。其优势特点主要包括以下几方面：①极强的穿透力。超声检测是一种基于20 KHz以上高频声波的无损检测方法，无论是从能量方面，还是传播距离方面都极具优势，穿透力极强。②具有较高的灵敏度。超声技术能够对裂纹、气孔等细微缺陷进行深度检测，同时利用回波的强弱与位置对缺陷大小等情况进行判断，灵敏度较高。③有良好的指向性。超声探伤可利用变化探针角度的方式，对纵波，横波等进行多方位、多类型的缺陷检测，可大幅度降低缺陷检测的盲区，凭借指向性特点，获得良好的检测效果。④显示直观性。该技术采用先进的电子技术，能将结果显示在仪器设备上，便于操作人员进行分析。⑤低耗能。该技术整体的能耗相对较低，仅需要电能与极少的耦合剂即可。

2.3超声探伤技术应用表现

①平面状缺陷雷达回波数据信号在其回波高度比的基础上，基于前方方位角存在一些差异的特性。倘若探测方位及损伤方位与平面平行，那么最终的结果是雷达回波低或者是没有雷达回波。倘若检测方向及损伤方向与平面图不平行，那么雷达的回波就会很高。如果在整个检测工作中出现裂痕等缺陷，通常情况下，回波会有较大的强度与多峰的现象。②裂纹缺陷。超声波雷达回波检测到损伤的时候，会出现连续反射的面波，其整体的波形高且宽。裂纹不但会在典型零件中产生，同时也会发生在较大的焊接热危险区域。因为大多数裂纹与焊接垂直，因此需要在与焊接平行的方向上进行屏蔽，极易出现裂纹。

3钢轨超声探伤技术发展趋势研究

3.1钢轨探伤车的运用

在铁路运输过程中，钢轨是其运输安全的关键性保障。在进行钢轨伤损检测工作的时候，需要高度重视超声检测技术发展趋势的预估，同时在预估过程中应找准钢轨损伤检测技术及其在具体检测工作中的技术应用等。国内在使用钢轨超声探伤技术的时候，主要依靠钢轨探伤车来实施。在早期，我国引入了第一台钢轨探伤车，在其实际应用中，使我国铁路钢轨损伤管理水平得到了有效的提升。在现代化社会发展的层面来说，要想有效保证钢轨运行的安全性，必须要将钢轨探伤车合理地运用到钢轨损伤检测工作中。

3.2信息化传达钢轨探伤技术应用

在现代化社会的发展过程中，信息技术已经在各个领域的发展中得到了广泛的运用，在钢轨探伤工作中，也需要良好地融入信息化技术，实现信息化技术与超声探伤技术的有机结合，如此才可以满足钢轨损伤检测工作的技术应用需求。在信息化传达钢轨探伤技术的具体应用中，其整个过程都是利用信息化技术来传达相应的信号，进而确定明确钢轨的整体运行情况。同时，在其应用过程中，是对钢轨实施分段式信息检测点应用设定的，在检测期间，只要把有关的数据信息传递接收器安装在固定的钢轨区域，就可以利用超声波的发射实现整体信息传递的串联，从而在连接的过程中，可以有效地整合并提升相应的管理技术水平。通常而言，把超声波探测到的信号检测点的有关信息，回传到信息处理显示装置上，从而把超声波探测到的真实的钢轨伤损信息传送到信息显示终端。

结束语

综上所述，在铁路运输过程中，必须要强化对钢轨运行情况的检测，同时在检测期间要合理地运用钢轨损伤探测技术。在钢轨探伤工作中，超声探伤技术是非常重要的一项技术，在检测工作中有着至关重要的作用，所以，有关人员必须要对其进行更加深入的研究，全面提升超声探伤技术的应用水平，给钢轨的正常运行提供有效保障。

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