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

朱亮

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：伴随社会经济的持续发展，我国铁路运输事业也有了飞速发展。铁路轨道工程的增多，使得铁路网的辐射范围不断扩大，铁路运输能力也有了明显增加。然而，如果钢轨存在缺陷问题，会导致铁路运输的安全性急剧下降，进而出现严重的损失，因此，相关人员必须重视钢轨探伤工作，使用合理的无损检测探伤方法，保证钢轨质量。文章对无损检测探伤方法进行了简单介绍，分析了无损检测探伤方法的特点，并针对无损检测探伤方法在钢轨探伤中的应用进行了研究。

关键词：无损检测探伤方法；钢轨探伤；应用

1无损检测探伤方法

1.1射线探伤

射线探伤是利用X射线照射焊接接头，可以对焊缝进行检查和评定。在射线探伤中，X射线在通过材料时会受到不同程度的吸收，这取决于材料的密度和厚度。焊接接头中存在的缺陷或异物会引起X射线的衍射或吸收变化，从而在底片上形成明暗不同的影像。不同类型和大小的缺陷在底片上会呈现出不同的形状和大小，根据这些特征可以对焊接质量进行初步评估。同时，射线探伤还可以判断底片中缺陷的数量，从而更全面地评估焊缝的质量。

1.2超声波探伤

超声波探伤是一种基于声波的检测方法，其原理是利用超声波在材料中的传播和反射来探测材料内部的缺陷，通过调节超声波的频率和幅度，可以实现对不同深度和大小的缺陷进行精确探测。在超声波探伤中，超声波发射器会产生高频的声波信号，然后通过探头将声波信号传播到被检测材料中。当声波遇到材料中的缺陷或异物时，会发生部分反射和散射。探头接收到反射的声波信号，并将其转换为电信号，通过信号处理器进行分析和处理，最终形成图像或曲线，反映材料内部的缺陷情况。

1.3磁粉探伤

磁粉探伤是利用强磁场和磁粉粒子来检测材料表面和近表面的缺陷。在磁粉探伤过程中，通过将磁粉粒子散布在被检测表面上，当磁场施加到被检测材料上时，存在缺陷的区域会产生漏磁场，吸引铁粉粒子，从而形成可见的磁粉斑点或线条，用于指示缺陷的位置和形状。磁粉探伤主要包括磁粉法和磁感应法等方法，具有应用范围广泛、简便高效的特点。

1.4渗透探伤和全息探伤

渗透探伤是将有色染料或荧光染料涂覆在被检测材料表面，利用其渗透性强的特点，使染料渗透到材料的表面裂纹或孔洞中。当染料渗透到缺陷处时，通过特定的照明方式，可以观察到染料在缺陷处形成的颜色区域，从而实现对缺陷的检测和评价。特别是荧光染料渗透探伤，也称为荧光探伤，其利用荧光染料在紫外光下的荧光特性，可以更清晰地显示出焊缝等缺陷，提高检测的准确性和可靠性。全息探伤是利用激光和声学全息技术进行检测。在全息探伤中，激光或声学波被传播到被检测材料中，并与材料中的缺陷相互作用，形成一种干涉图样，并通过合适的光学或声学装置进行记录和重建，最终显示出材料内部缺陷的三维形态，提供更为直观和全面的检测结果。

2无损检测探伤方法的特点

无损检测探伤技术能够利用声波、光线、电流或磁场等物理原理，检测到材料内部的缺陷、裂纹、气孔等问题，为工程质量评估提供重要的依据。同时，通过分析检测结果，可以判断设备或构件的技术状态，及时发现潜在的问题，采取相应的措施进行修复或更换，保障工程的安全和可靠性。与传统的破坏性检测方法相比，无损检测技术不需要对被检测材料进行破坏性的取样或加工，因此可以保持材料的完整性和原有性能，避免了因检测过程导致的材料损伤和浪费。此外，从材料生产、加工、装配到使用和维护，无损检测探伤技术可以随时随地对材料和构件进行检测，确保产品的质量和安全。特别是在工程运行过程中，此技术可以实时监测设备和构件的状态，避免潜在的事故和损失，保障工程的持续运行和安全性。

3无损检测探伤方法在钢轨探伤中的应用

3.1超声波探伤

铁路运输作为一种重要的交通方式，其工序繁琐，车流量大，因此对于铁路设施的安全性和可靠性要求极高。超声波探伤技术具有强大的穿透力，能够深入材料内部进行探测，其在钢轨探伤中能够有效地发现表面以下隐藏的缺陷或损伤，如裂纹、夹杂等，更加全面地评估钢轨的质量状况，从而提高检测的全面性和准确性，为后续维护和修复提供重要依据。与此同时，超声波探伤具有较高的灵敏度，能够准确地反映出空气反射，进一步增强了对细小反射体的检测能力，使得超声波探伤技术能够发现直径约十分之几毫米的微小反射体，为钢轨的精细检测提供有力支持。探伤仪器结构简单，使用方便，操作人员能够轻松掌握，并且在使用过程中具有较高的安全性能，有效避免了人员操作失误可能带来的安全隐患，使得超声波探伤技术能够在实际铁路运输中广泛应用，为铁路运输的安全运营提供了可靠保障。此外，超声波探伤技术还能够在列车停靠或维护期间进行超声波探伤检测，能够最大程度地减少对列车运行的影响，并确保对钢轨的及时检测和维护，从而保障铁路运输的安全性和稳定性。

3.2钢轨超声回波信号的小波降噪

随着铁路交通运输的快速发展和铁路运输量的不断增加，加强对钢轨的无损检测探伤，提升检测的周密性和全面性就显得尤为重要。在钢轨无损检测探伤过程中，由于噪音干扰等因素的存在，超声波回波信号往往受到影响，导致检测结果的准确性和可靠性受到影响。小波降噪是一种有效的信号处理技术，通过分析信号的局部特征，将信号分解为不同尺度和频率的小波分量，然后通过阈值处理或其他方法，将噪音分量从信号中去除，最终重构出清晰的信号。在钢轨超声波探伤中，应合理利用小波降噪技术，提取出钢轨内部缺陷的有效信息，从而实现对钢轨的准确检测，为铁路运输的安全管理提供更加可靠的技术支持。

3.3裂缝检查

在钢轨的使用过程中，裂缝的形成和扩展是不可避免的问题，裂缝的检测不仅需要考虑到裂缝的存在与否，还需要对裂缝的大小、形态及位置等进行精准地分析。传统的探伤方法可能无法准确地识别出裂缝的存在，因此需要采用更加先进的无损检测探伤技术，更清晰地观察裂缝回波的特征，从而准确判断裂缝的位置和大小。裂缝的反射波往往具有持续变化的特点，会对裂缝的检测造成一定的干扰。为了准确地识别裂缝的存在，需要对反射波进行精准的分析和处理，以排除其他因素的干扰，从而确保检测结果的准确性和可靠性。裂缝波峰上下错动也是裂缝检测中常见的现象，会导致裂缝的检测结果出现偏差，应采用一定的校正措施来保证检测结果的准确性。裂缝不仅会影响钢轨的使用性能，还会对焊接质量产生一定的影响，在焊接过程中，需要提升焊条和焊剂的碱性，以保证焊接质量的稳定性和可靠性。此外，还需要采取预热保温措施，以提高焊接质量和裂缝检测的效率和可靠性。不仅如此，还可以通过优化检测参数和算法，提高检测的准确性和可靠性，从而有效地提高检测处理效率，实现对钢轨裂缝的及时有效管理和维护。

结束语

综上所述，随着铁路运输业的持续发展，我国铁路运输能力不断提升，然而，其中存在的钢轨损伤问题会严重影响铁路运输安全。因此，相关人员必须对其进行更加深入的研究，对钢轨的具体情况进行全面考虑，合理使用钢轨无损检测探伤方法，更加高效且准确地检测钢轨中存在的各种缺陷问题，同时，制定科学的措施进行处理，有效避免安全事故的出现，保证铁路运输安全性。

参考文献：

[1]齐润萌.基于超声导波的钢轨轨底缺陷检测技术研究[D].石家庄铁道大学,2023.

[2]张国印.高速铁路无缝钢轨纵向应力导波无损检测方法[D].华东交通大学,2023.

[3]张曦.浅析超声波探伤技术在钢轨探伤中的应用[J].中国设备工程,2023,(05):130-132.