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鋼軌焊縫無損檢測(cè),相控陣超聲檢測(cè)

鋼軌焊縫無損檢測(cè),相控陣超聲檢測(cè)
時(shí)間:2023.02.24
作者:中鋼國(guó)檢上海分公司
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摘要: 近年來,我國(guó)經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn),極大地推進(jìn)了鐵路交通運(yùn)輸,鐵路網(wǎng)覆蓋面積日漸擴(kuò)大。鐵路交通運(yùn)輸作為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的重要運(yùn)輸途徑,是我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈,我國(guó)鐵路總里程現(xiàn)已躋身于世界第一。 ? 鋼軌是鐵路交通運(yùn)輸?shù)幕捎诮陙龛F路運(yùn)輸?shù)某兄亓看笠约斑\(yùn)輸次數(shù)頻繁,外加環(huán)境的影響,引起了鋼軌疲勞以及內(nèi)部組織損傷,若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決,鋼軌輕則產(chǎn)生裂紋,重則發(fā)生斷裂 ,就會(huì)造成重大的鐵路交通事故。 ? 隨著科技水平和信息化水平的發(fā)展,鋼軌無損探傷方法應(yīng)運(yùn)而生,在不影響鋼軌性能的情況下就可以完成鋼軌內(nèi)部組織的檢測(cè)。有效地降低安全風(fēng)險(xiǎn),為鐵路交通安全出行提供有力保障。 ? 鋼軌超聲波無損探傷技術(shù)的應(yīng)用 目前,鋼軌焊縫無損檢測(cè)最普遍的檢測(cè)手段是超聲波檢測(cè)。利用超聲波進(jìn)行鋼軌探傷時(shí),利用功率放大器對(duì)激勵(lì)信號(hào)放大,由導(dǎo)波傳感器在鋼軌的一端發(fā)出超聲波,超聲波在沒有損傷的鋼軌,導(dǎo)波的相速度基本保持不變;在鋼軌中遇到損傷就會(huì)發(fā)生反射、散射等信號(hào),通過信號(hào)傳遞進(jìn)行分析,就能高效率、高精度的找到損傷部位及損傷程度。 ? ? 用超聲波無損探傷可...
鋼軌焊縫無損檢測(cè),相控陣超聲檢測(cè)

(圖:鋼軌焊縫無損檢測(cè),相控陣超聲檢測(cè))

近年來,我國(guó)經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn),極大地推進(jìn)了鐵路交通運(yùn)輸,鐵路網(wǎng)覆蓋面積日漸擴(kuò)大。鐵路交通運(yùn)輸作為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的重要運(yùn)輸途徑,是我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈,我國(guó)鐵路總里程現(xiàn)已躋身于世界第一。

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鋼軌是鐵路交通運(yùn)輸?shù)幕捎诮陙龛F路運(yùn)輸?shù)某兄亓看笠约斑\(yùn)輸次數(shù)頻繁,外加環(huán)境的影響,引起了鋼軌疲勞以及內(nèi)部組織損傷,若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決,鋼軌輕則產(chǎn)生裂紋,重則發(fā)生斷裂 ,就會(huì)造成重大的鐵路交通事故。

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隨著科技水平和信息化水平的發(fā)展,鋼軌無損探傷方法應(yīng)運(yùn)而生,在不影響鋼軌性能的情況下就可以完成鋼軌內(nèi)部組織的檢測(cè)。有效地降低安全風(fēng)險(xiǎn),為鐵路交通安全出行提供有力保障。

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鋼軌超聲波無損探傷技術(shù)的應(yīng)用

目前,鋼軌焊縫無損檢測(cè)最普遍的檢測(cè)手段是超聲波檢測(cè)。利用超聲波進(jìn)行鋼軌探傷時(shí),利用功率放大器對(duì)激勵(lì)信號(hào)放大,由導(dǎo)波傳感器在鋼軌的一端發(fā)出超聲波,超聲波在沒有損傷的鋼軌,導(dǎo)波的相速度基本保持不變;在鋼軌中遇到損傷就會(huì)發(fā)生反射、散射等信號(hào),通過信號(hào)傳遞進(jìn)行分析,就能高效率、高精度的找到損傷部位及損傷程度。

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用超聲波無損探傷可以檢測(cè)出鋼軌中裂縫、白點(diǎn)、分層、氣孔、未焊透等不良缺陷。利用此方法探傷穿透力強(qiáng)、操作安全、設(shè)備輕便、測(cè)量精度高、高靈敏度和獲得結(jié)果快,在鋼軌探傷中被廣泛應(yīng)用。

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但是超聲波探傷技術(shù)也有自身的局限性,鋼軌焊縫本身結(jié)構(gòu)呈“工”字狀,利用超聲波常用的探頭難以對(duì)內(nèi)部的所有缺陷實(shí)現(xiàn)有效反射,容易造成漏檢等情況。因此,考慮到多種原因,除超聲波檢測(cè)技術(shù)之外,探索新的檢測(cè)技術(shù)也十分重要。

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相控陣超聲檢測(cè)

相控陣探頭的設(shè)計(jì)基于惠更斯原理,與常規(guī)探頭相比,相控陣超聲檢測(cè)探頭是由若干個(gè)獨(dú)立的壓電晶片按照一定的排列方式組合成一個(gè)陣列,通過控制壓電晶片按照一定的延時(shí)法則發(fā)射和接收超聲波,來實(shí)現(xiàn)聲束的偏轉(zhuǎn)以及聚焦。

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所有的排列組合形式都可以通過控制陣元的方式進(jìn)行控制,利用掃描特性,相控陣技術(shù)可以在探頭不斷移動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢測(cè)區(qū)域的掃查;利用偏轉(zhuǎn)特性,相控陣技術(shù)不僅可以在探頭不移動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢測(cè)區(qū)域的掃查,而且可以激發(fā)多角度聲束對(duì)檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行較大面積覆蓋,從而提高檢測(cè)效率及缺陷檢出率;利用聚焦特性,相控陣技術(shù)可以提高聲場(chǎng)信號(hào)強(qiáng)度、回波信號(hào)幅度和信噪比,從而提高缺陷檢出率,以及缺陷深度、長(zhǎng)度的測(cè)量精度。

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利用相控陣超聲檢測(cè)技術(shù),不僅可以對(duì)鋼軌焊縫多角度掃查,還可以避免常規(guī)超聲檢測(cè)中出現(xiàn)的漏檢情況。此外,相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)聲束聚焦能量強(qiáng),有利于檢測(cè)鋼軌焊縫內(nèi)光斑等反射信號(hào)弱及鋼軌腰部較深位置處的缺陷。

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相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

與常規(guī)超聲波檢測(cè)技術(shù)比較,相控陣超聲檢測(cè)具有如下特點(diǎn):

1、 檢測(cè)速度快

由于探頭中的陣列晶片是通過電子的方法進(jìn)行延時(shí)激勵(lì),所以它在作線形掃查時(shí)比常規(guī)探頭的機(jī)械掃查要快得多。

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2、 使用靈活

相控陣探頭可以隨意控制聚焦深度、偏轉(zhuǎn)角度、波束寬度。另外,實(shí)施縱傷檢測(cè)、橫傷檢測(cè)和斜傷檢測(cè)的相控陣探頭是同一種探頭,在探傷中可根據(jù)需要隨意設(shè)置檢測(cè)掃查方式,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌不同取向缺陷的檢測(cè)。不同的檢測(cè)模式之間可靈活變換,無需進(jìn)行任何機(jī)械變換和調(diào)整。

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3、 檢測(cè)可靠

在常規(guī)的鋼軌焊縫超聲探傷時(shí),沿鋼軌軸向排列的探頭在檢測(cè)橫傷時(shí),從理論上即存在著重復(fù)性差和漏檢的可能;而斜傷探頭檢測(cè)斜向缺陷時(shí),僅對(duì)某一固定取向缺陷敏感。

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相控陣探頭中多晶片的快速順序激勵(lì),其輻射聲場(chǎng)相當(dāng)于單晶片探頭的連續(xù)機(jī)械位移和轉(zhuǎn)向,所以避免了橫傷和斜傷的漏檢,大大提高了檢測(cè)的可靠性。

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4、 功能強(qiáng)大

超聲波束的聚焦增加了檢測(cè)信噪比;在扇形掃查中,許多方向難以辨別的缺陷均可被檢測(cè)出;大量A數(shù)據(jù)增加了各角度缺陷的分辨率。

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5、 操作簡(jiǎn)單

相控陣超聲檢測(cè)用電子掃查代替機(jī)械掃查,既減少了探頭的磨損,又避免了設(shè)備機(jī)構(gòu)的調(diào)整。

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除上述特點(diǎn)之外,相控陣超聲檢測(cè)設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,檢測(cè)時(shí)鋼管的移動(dòng)量少,所以探傷系統(tǒng)的檢測(cè)能力、信噪比、重復(fù)性等綜合性能指標(biāo)均優(yōu)于常規(guī)超聲波檢測(cè)設(shè)備。

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結(jié)語

鋼軌焊縫檢測(cè)工作是控制鋼軌質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),如檢測(cè)效果不佳,導(dǎo)致鋼軌焊縫中仍存在缺陷,將嚴(yán)重影響鋼軌的正常使用,并在鋼軌的運(yùn)營(yíng)中埋下巨大隱患。因此,我們除了運(yùn)用超聲檢測(cè)外,還可以利用相控陣超聲檢測(cè)技術(shù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除鋼軌焊縫中存在的缺陷,進(jìn)而確保鋼軌焊縫滿足鋼軌實(shí)際使用要求,推動(dòng)鐵路建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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