超聲波檢測(cè)鋼軌缺陷及定位的研究

劉剛

摘要：在利用超聲波檢測(cè)鋼軌缺陷及其定位缺陷時(shí)，由于該項(xiàng)技術(shù)作為無損檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于鐵路事業(yè)的發(fā)展而言，有著極為重要的作用，借助鋼軌的自身特點(diǎn)和超聲探傷的優(yōu)勢(shì)，對(duì)鐵路鋼軌檢測(cè)的應(yīng)用有著極為重要的作用。該項(xiàng)技術(shù)利用超聲波的原理，對(duì)鋼軌的損傷進(jìn)行回聲定位探測(cè)探頭部位發(fā)出聲波，能夠及時(shí)地反射回一定強(qiáng)度的超聲波能量。通過分析便可以得出被測(cè)鋼軌是否有損傷，也會(huì)根據(jù)回波的測(cè)定而確定相關(guān)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：超聲探傷;鋼軌檢測(cè);鐵路維修

一、相關(guān)概述

（一）超聲探傷的優(yōu)勢(shì)1

在檢測(cè)鐵軌損傷的工作中，所能夠選擇的方法有多種多樣，其中包括超聲波檢測(cè)方法，微波檢測(cè)法和滲透檢測(cè)法等等，還有傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方法。而超聲探傷的方法則是基于鋼軌自身的特點(diǎn)而為人們所采用的一種方法，相較于其他方法而言具備著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，這也使得其在鋼軌維修過程中有著極為重要的應(yīng)用。首先借助超聲探傷的方法來檢測(cè)鋼軌，其往往可以適用于各種各樣的探測(cè)場(chǎng)景，設(shè)備在使用的過程中相對(duì)較為安全和簡(jiǎn)單在實(shí)際檢測(cè)的過程中靈敏度相對(duì)較高，能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)鐵軌的損傷和裂縫，這種方法由于其受到信息技術(shù)的整合，也能夠在未來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)功能。其次，超聲波探傷的原理是根據(jù)鐵軌內(nèi)的傷損在聲波傳播時(shí)的具體作用來檢測(cè)鋼軌的方法，超聲波的能量較大且沿著一個(gè)方向傳播，這使得被測(cè)物體能夠輕而易舉地被穿透，并及時(shí)地向工作人員反映出內(nèi)部情況，這使得超聲波探傷被廣泛應(yīng)用在鐵路鋼軌的傷損檢測(cè)工作中。

（二）超聲探傷的意義

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，鐵路事業(yè)為人民生活和我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。鐵路的安全對(duì)于社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的安全與穩(wěn)定都有著極為重要的作用，因此鐵路的鋼軌維修成為了極為重要的作用。而鋼軌在正常使用的過程中，由于各種不可抗因素而使其在表面或內(nèi)部產(chǎn)生各種各樣的損傷，這些損傷一旦超過界限，便會(huì)對(duì)列車的安全運(yùn)行造成威脅。因此必須要借助更為有效的方法來及時(shí)地發(fā)現(xiàn)鋼軌內(nèi)部的損傷，這樣才能保證鐵路安全長(zhǎng)期的運(yùn)行，保障鐵路運(yùn)輸對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要價(jià)值。而超聲探傷作為鋼軌損傷檢測(cè)的重要方法之一，其能夠有效地實(shí)現(xiàn)無損檢測(cè)，并在效率和質(zhì)量方面都有著極為不錯(cuò)的成效，借助超聲探傷能夠更加及時(shí)快速的發(fā)現(xiàn)鋼軌內(nèi)部的損傷，并根據(jù)損傷來進(jìn)行維護(hù)工作。

二、超聲檢測(cè)技術(shù)原理

超聲檢測(cè)的核心原理是超聲波在介質(zhì)中運(yùn)行時(shí)會(huì)由于遇到不同的界面，以及聲波在不同介質(zhì)中的衰減特征是不相同的，而導(dǎo)致聲波在傳播過程中而呈現(xiàn)出不同的特性。這樣便能夠有效地實(shí)現(xiàn)被測(cè)物體內(nèi)部的具體情況，根據(jù)內(nèi)部情況來判定被測(cè)物體的缺陷與損傷。而根據(jù)具體的探傷原理，超聲波探傷的檢測(cè)方法，又可以被分為脈沖反射法、脈沖透射法和共振法。

脈沖反射法又被稱為脈沖回波反射法，是借助超聲波的脈沖入射，在兩種不同介質(zhì)的交界面上所反射回來的聲波，能夠被檢測(cè)到的原理來進(jìn)行檢測(cè)的方式，采用同一探頭對(duì)超聲波進(jìn)行發(fā)射與接收。脈沖透射法是借助超聲波的脈沖波或連續(xù)波在穿透被測(cè)物體后所產(chǎn)生的能量變化，來判斷缺陷是否存在及其定位的方法，這需要將超聲波的發(fā)射和接收探頭分別放在被測(cè)物體的兩側(cè)，這樣聲波穿透物體后便可以準(zhǔn)確地反映出其內(nèi)部情況。共振法是借助聲波在物體內(nèi)傳播時(shí)，通常會(huì)根據(jù)物體的厚度與超聲波的半波長(zhǎng)之間的比例而引發(fā)共振的現(xiàn)象，來測(cè)試物體內(nèi)部是否存在損傷，檢測(cè)儀器只需要測(cè)試超聲波在物體內(nèi)是否產(chǎn)生共振現(xiàn)象，便可以分析出其內(nèi)部是否存在損傷。

除此之外還可以根據(jù)接收信號(hào)的能量來進(jìn)行判斷分析，最終得到其物體內(nèi)部是否存在缺陷，在檢測(cè)過程中由于衰減量對(duì)于缺陷的反應(yīng)相對(duì)較大，因此超聲波在通過缺陷后出現(xiàn)的衰減使我們接收到的能量減少，因此可以通過分析接收波的能量異常變化去發(fā)現(xiàn)缺陷的存在。在超聲波技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中，為了提高超聲檢測(cè)的質(zhì)量和完整性，通常需要設(shè)置多個(gè)探頭，通過多個(gè)探頭的方式來增加對(duì)于傷損信息的接收內(nèi)容，并結(jié)合相關(guān)的控制中心對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。這樣便能夠有效解決超聲波在實(shí)際探傷工作中容易出現(xiàn)信號(hào)收集不夠準(zhǔn)確的現(xiàn)象，利用多個(gè)探頭多角度的信號(hào)采集，能夠使得鋼軌內(nèi)部的損傷更加及時(shí)地發(fā)現(xiàn)。

三、超聲波檢測(cè)鋼軌缺陷及定位的技術(shù)展望

超聲波探傷的依據(jù)便是借助超聲波的基本特性來實(shí)現(xiàn)對(duì)物體內(nèi)部的缺陷檢測(cè)，由于超聲波檢測(cè)過程的操作、儀器和過程相對(duì)較為簡(jiǎn)便，而且不會(huì)對(duì)被偷物體產(chǎn)生任何損傷，在檢測(cè)的效率與質(zhì)量方面也有著較大的提升，因此被廣泛應(yīng)用在鐵路維修的鋼管缺陷檢測(cè)工作中。在未來的發(fā)展過程中，超聲波探傷的技術(shù)必然會(huì)朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展，隨著自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展與落實(shí)，未來只需要對(duì)相關(guān)儀器涉入相關(guān)指標(biāo)，便可以借助超聲波探傷，定期對(duì)鐵軌進(jìn)行發(fā)射與接收聲波并對(duì)其進(jìn)行分析。一旦鐵軌發(fā)生故障和損傷，應(yīng)會(huì)將異常數(shù)據(jù)反饋給工作人員，這樣工作人員便可以更加及時(shí)和高效的了解鐵軌的內(nèi)部損傷情況，并對(duì)應(yīng)地做出維修工作，更加嚴(yán)格地保障了鐵路在運(yùn)行過程中的安全。

結(jié)束語：總的來說，超聲波檢測(cè)鋼軌缺陷及其定位技術(shù)，對(duì)于鐵路事業(yè)的發(fā)展而言有著極為重要的優(yōu)勢(shì)，這是由于超聲波本身具有的特性所決定的，使得超聲波在鋼軌內(nèi)部損傷檢測(cè)工作中有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，我們可以借助超聲的脈沖回波反射和脈沖透射，及其超聲波與物體產(chǎn)生的共振來從多項(xiàng)數(shù)據(jù)構(gòu)建探傷的原理與應(yīng)用。而在未來的發(fā)展過程中，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)也必然會(huì)朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展，為鐵路事業(yè)的安全和維護(hù)作出重要貢獻(xiàn)。

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