軌條探傷器超聲波在軌道探傷的應(yīng)用

鋼軌的完整性是行車安全的重要保障，在役鋼軌的缺陷直接威脅到人們的人身安全，定期對鋼軌進(jìn)行準(zhǔn)確高效的檢測是消除隱患的必要手段。由于超聲波檢測具有靈敏度高、指向性好、穿透力強、對人體無害等特點，國內(nèi)外鋼軌無損檢測都以超聲波探傷技術(shù)為主。鋼軌數(shù)字化超聲波探傷系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件系統(tǒng)包括發(fā)射模塊、接收模塊、AD數(shù)據(jù)采集及存儲模塊、報警模塊和USB通訊模塊。軟件系統(tǒng)分為上位機和下位機軟件：上位機通過USB與下位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，利用VB界面化編程實現(xiàn)波形顯示和存儲，通過無限沖擊的帶通和低通的數(shù)字濾波、可變數(shù)據(jù)長度的頻譜分析得到回波在時域和頻域的特征;下位機接受上位機發(fā)出的指令，利用VC語言編程實現(xiàn)發(fā)射頻率控制、接收模式切換、增益的調(diào)節(jié)。依據(jù)超聲波探傷理論及其應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，以標(biāo)準(zhǔn)試塊、自制試塊為實驗對象，對設(shè)計的數(shù)字化超聲波探傷系統(tǒng)的垂直線性以及盲區(qū)等性能進(jìn)行測試。最后，利用設(shè)計的系統(tǒng)驗證幾種常見噪聲的數(shù)學(xué)模型，對自制試塊以及鋼軌的特定缺陷進(jìn)行定位和缺陷動態(tài)波形分析。

根據(jù)工作原理的不同，軌條探傷器主要分為X光射線探傷器、超聲波探傷器、磁粉探傷器、滲透探傷器、渦流探傷器、γ射線探傷器等。

鋼軌傷損是鐵路軌道交通中較為嚴(yán)重的問題，直接影響了列車運行的安全與平穩(wěn)，與運輸成本、鋼軌材料的選定以及相關(guān)的設(shè)計制造有著密切的關(guān)系。鋼軌需要支持并且引導(dǎo)機車按照規(guī)定的方向來行駛。然而在長期的使用過程中，鋼軌會出現(xiàn)損傷，例如常見的折斷、裂紋以及其他影響性能的各種情況。只有明確鋼軌傷損及其成因，才能更好地提高鋼軌探傷的工作質(zhì)量。

軌條探傷器鋼軌核傷

主要是因為鋼軌在冶煉或者是軋制的過程中，所使用的材質(zhì)比較差，或者是在使用過程中存在著缺陷，使得機車在反復(fù)荷載的作用下，應(yīng)力得以集中，疲勞源不斷增加并且擴展。鋼軌核傷主要發(fā)生在鋼軌的頭部位置內(nèi)側(cè)，并且伴隨核傷的直徑加大，鋼軌所承載的能力便會隨之降低。因此在高速重復(fù)載荷的作用下，鋼軌極其容易發(fā)生折斷。

軌條探傷器鋼軌接頭

這是線路當(dāng)中最為薄弱的一個環(huán)節(jié)，機車車輛車輪不斷作用于鋼軌的接頭上，使得承受最大的慣性力要比其他部位增加55%左右。因此在平常的鋼軌探傷過程中，經(jīng)常會發(fā)生螺孔裂紋或者是馬鞍形磨耗等。

軌條探傷器鋼軌縱向與垂直水平裂紋

鋼軌縱向與垂直水平的裂紋主要是因為鋼軌制造工藝較差，沒有重視鋼錠中存在的嚴(yán)重偏析、縮孔、夾雜等問題。使得鋼錠在軋制成為鋼軌之后，那些缺陷就會成片狀地殘留在鋼軌頭部、鋼軌軌腰部位還有鋼軌軌底部位，相反地與鋼軌縱向平行，呈現(xiàn)水平或者是垂直的狀態(tài)。

軌條探傷器鋼軌軌底裂紋

從鋼軌腰垂直縱向裂紋向下發(fā)展，便成為了鋼軌軌底裂紋。鋼軌軌底銹坑或者是劃痕便會形成鋼軌軌底橫向裂紋。另外在制造鋼軌的過程中，鋼軌軌底有軋制、與墊板軌枕間不密貼等缺陷，使得鋼軌底部受到極大的應(yīng)力，從而導(dǎo)致鋼軌軌底橫向裂紋或者破裂。

當(dāng)前我國鐵路基本上均采用小型超聲波鋼軌探傷儀器來檢查鋼軌的質(zhì)量狀況，在鋼軌探傷工作人員的辛勤勞動下，很多重傷鋼軌被及時發(fā)現(xiàn)和更換，從而使險情一次又一次地排除掉，保證了列車的安全運行。然而伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，運量和運能之間的矛盾越來越大，可以說鋼軌探傷模式已經(jīng)無法適應(yīng)鐵路發(fā)展的要求。如何提高鋼軌探傷質(zhì)量成為了社會的重要話題。

軌條探傷器強化管理工作，做好人員培訓(xùn)

第一，需要建立完善領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)，相關(guān)部門專門負(fù)責(zé)人要做好鋼軌探傷工作，在各工務(wù)段或工務(wù)機械段建立鋼軌探傷車間，并且配備一定的鋼軌探傷的工程技術(shù)人員技術(shù)人員，上級領(lǐng)導(dǎo)也需要積極地參與到現(xiàn)場鋼軌探傷，深入了解鋼軌探傷的工作情況，并且及時地解決鋼軌探傷工作中出現(xiàn)的問題。第二，建立鋼軌探傷儀器檢測維護(hù)維修中心，對于各段的鋼軌探傷設(shè)備進(jìn)行不定期和定期的檢測，每年的檢查必不可少。從而保證鋼軌探傷儀器設(shè)備的良好運行，促使鋼軌探傷工作能夠更加順利的開展。第三，要嚴(yán)格執(zhí)行各種規(guī)章制度的開展與落實，對各種報表、工作記錄、日常儀器設(shè)備保養(yǎng)等工作進(jìn)行進(jìn)行不定期的檢查，并且嚴(yán)格的考核和評比。第四，要做好鋼軌探傷人員的培訓(xùn)教育工作，不斷地提升工作人員的認(rèn)識，強化他們崗位責(zé)任心，并且構(gòu)建鋼軌探傷工作的獎懲機制，從而增強崗位競爭的意識與責(zé)任。第五，在不同的季節(jié)其氣候特征與鋼軌傷損多發(fā)區(qū)段，更加合理、科學(xué)地制定鋼軌探傷周期，一般冬季為五個月，這就要求對橋梁上、隧道內(nèi)、小半徑曲線、大坡道及鋼軌狀態(tài)不良地段以及傷軌數(shù)量出現(xiàn)異常，連續(xù)兩個探傷周期內(nèi)都發(fā)現(xiàn)疲勞傷損（如核傷、魚鱗傷、螺孔裂紋、水平裂紋等）地段檢查周期進(jìn)行縮短，從而實現(xiàn)你漏我防，避免漏檢現(xiàn)象的出現(xiàn)。第六，要加強三級數(shù)據(jù)回放的管理工作，充分利用數(shù)字探傷儀的回放功能對數(shù)據(jù)進(jìn)行三級回放，及時把一些有危及行車安全的傷損消滅在萌芽狀態(tài)。第七，要大范圍地組織和開展技術(shù)攻關(guān)與崗位練兵等活動，并且適當(dāng)?shù)亻_展一些座談會，不斷的總結(jié)和交流各種技術(shù)方法和經(jīng)驗，從而全面提升業(yè)務(wù)技術(shù)的水平。另外，也要做好各種鋼軌傷損的記錄工作，對輕傷軌的監(jiān)控工作不可忽略，做好資料的搜集與整合，并且對鋼軌探傷情況進(jìn)行分析，從而找到鋼軌探傷的一般規(guī)律。

軌條探傷器做好鋼軌探傷檢查與靈敏度調(diào)節(jié)工作

鋼軌探傷檢查

第一，在上道探傷前，需要仔細(xì)、認(rèn)真地調(diào)試儀器的各方面的性能，比如電壓的指示情況、鋼軌探頭與保護(hù)膜的結(jié)合、各部連接線與探頭的壓力、水路等等，從而確保鋼軌儀器不會“帶病”上道。第二，在上道之后，需要依據(jù)鋼軌的具體類型和狀況來整合各個通道報警門的位置、探頭的位置以及鋼軌探傷的靈敏度。第三，在作業(yè)當(dāng)中，更要嚴(yán)格地控制探傷速度，做到“接頭站、小腰慢、大腰勻速探”要聽清各個通道的報警聲音，明確各個通道波形的顯示情況，并且認(rèn)真看清所有探頭在鋼軌上面所處的位置，如果出現(xiàn)了異常的顯示或者警報，那么就要進(jìn)行重復(fù)探測，依據(jù)結(jié)合的情況及時地修正鋼軌探傷靈敏度與位置。第四，對于那些錯牙、絕緣接頭、尖軌等需要進(jìn)行正反方向探，從而提高增益，增大注水量。第五，那些鋼軌頭部剝落掉塊較為嚴(yán)重的位置，相關(guān)的檢測儀器會失效，因此需要嚴(yán)格按照操作程序，做好各種手工的配合與檢測，避免漏檢現(xiàn)象的出現(xiàn)。第六，根據(jù)鋼軌傷損好波形的顯示過程，多次采取多種探頭和手段、多層次地開展和進(jìn)行校對與核實，不可錯失任何一個可疑的信息與位置，避免漏檢或是錯判等事故發(fā)生。另外，為了進(jìn)一步加強鋼軌探傷的檢測，需要每個月定期地轉(zhuǎn)變探頭探測的方向，也就是單月份時內(nèi)后外方向，雙月份時外后內(nèi)方向。針對曲線上側(cè)磨軌道的探測，需要定期進(jìn)行調(diào)整，從而減少軌道探測的盲區(qū)。

靈敏度調(diào)節(jié)

第一，對于70°的探頭，要使其軌道探頭端面回波較為清晰和飽滿，保證位移夠長，前方?jīng)]有雜波出現(xiàn)，在推行的過程中鋼軌探傷靈敏度越大，那么表示越好，能夠更好地發(fā)現(xiàn)細(xì)小的損傷。第二，對于37°探頭，要保證螺孔的回波清晰可見、位移足夠長，在無雜波影響下，鋼軌探傷靈敏度越大，表示越好，有利于及時發(fā)現(xiàn)單側(cè)細(xì)小孔裂以及軌低橫向的裂紋。另外，對于后37°探頭，要保證鋼軌軌底面回波與螺孔的清晰可見與飽滿，在出現(xiàn)波形顯示和警報的情況下，鋼軌探傷靈敏度越低，表示越好，有利于對鋼軌縱向裂紋的檢測。

軌條探傷器綜合保養(yǎng)儀器，合理調(diào)節(jié)測試

每個月需要定期地對鋼軌探傷儀器進(jìn)行綜合保養(yǎng)、調(diào)節(jié)測試，從而確保儀器能夠正常使用。首先，整修車架、鋼軌探頭架等，將那些已經(jīng)失效的螺絲、彈簧進(jìn)行及時的更換與補充，使得鋼軌探頭的偏角能夠正確無誤，沒有松動，調(diào)節(jié)更加靈活，保證壓力的適當(dāng)，使得各部分的作用良好。其次，要定期或不定期地測試儀器的綜合靈敏度以及探頭性能如何，及時地更換已經(jīng)失效的保護(hù)膜。最后，在鋼軌傷損的試塊上進(jìn)行調(diào)試，充分掌握儀器的動態(tài)狀況，并且做好各種記錄。對于合理調(diào)節(jié)測試工作，要求及時地檢查和排除儀器的故障，調(diào)節(jié)修正探測范圍，適當(dāng)校正時基線比例以及探傷靈敏度。

軌條探傷器引用超聲波探傷技術(shù)，全面提高鋼軌探傷水平

要知道超聲波在物體中進(jìn)行傳播時，如果遇到了不連續(xù)性的位置時，超聲波自身的一些特性就會發(fā)生變化，通過這種原理，可以利用超聲波來進(jìn)行鋼軌探傷。具體來說，當(dāng)超聲波換能器受到外界作用時，便會向工件發(fā)射超聲波，而工件當(dāng)中若存在缺陷時所產(chǎn)生的反射、折射、散射等都能被超聲換能器接收到。由由于工件自身的材質(zhì)有所不同，因此所反映出來的物理特征信號也就不同，這樣一來我們就可以對換能器所接收的回波信號進(jìn)行深入地分析和處理，從而找出鐵路鋼軌中的缺陷。 2100433B

《鋼軌探傷》 為鐵路職業(yè)教育鐵道部規(guī)劃教材之一?！朵撥壧絺份^為詳細(xì)地介紹了超聲波的基本理論、鋼軌傷損及探傷方法、超聲波探傷設(shè)備、鋼軌探傷常用方法以及傷損折斷鋼軌處理程序?！朵撥壧絺放溆小朵撥壧絺麑嶒瀸嵱?xùn)指導(dǎo)書》。 《鋼軌探傷》為高職、中專學(xué)校鐵道工程專業(yè)教學(xué)用書，也可供鋼軌探傷工崗位培訓(xùn)使用。