機(jī)車是牽引或推送鐵路車輛運(yùn)行，而本身不裝載營業(yè)載荷的自推進(jìn)車輛，俗稱火車頭。按運(yùn)送每噸公里消耗燃料量計(jì)算，機(jī)車是耗能最少的陸地運(yùn)輸工具。因此得到我國廣泛應(yīng)用，本文就為大家介紹了超聲探傷技術(shù)在機(jī)車檢測中高速鋼軌檢測、車輪缺陷檢測、輪輞缺陷檢測的應(yīng)用。
超聲探傷在高速鋼軌檢測中的應(yīng)用
我國鐵路運(yùn)營線路近七萬公里，而且鐵路正在向高速、重載的方向發(fā)展。超期服役的鋼軌數(shù)量很大，線路上的鋼軌在承擔(dān)繁重的運(yùn)輸任務(wù)過程中，不免要產(chǎn)生各種肉眼能看見及看不見的損傷如側(cè)磨、軌頭壓潰、剝離掉塊、銹蝕、核傷、水平裂紋、垂直裂紋、周邊裂紋等。
當(dāng)被檢鋼軌內(nèi)部有一個(gè)裂紋缺陷(或其他缺陷)，將超聲波探頭放在被檢鋼軌的某一表面部位(該面稱作探傷面、檢測面)，探頭向被檢鋼軌發(fā)射超聲波信號(hào)，超聲波穿過界面進(jìn)入被檢鋼軌內(nèi)部，在遇到缺陷和兩介質(zhì)的界面時(shí)都會(huì)有反射，反射信號(hào)被探頭接收后，通過探傷儀內(nèi)部的電路轉(zhuǎn)換，就可以把缺陷信號(hào)和底波信號(hào)形象地顯示出來。根據(jù)超聲波的聲程推算，就可以輕易地將缺陷信號(hào)和底波信號(hào)區(qū)分開，然后通過超聲波試塊進(jìn)行定標(biāo)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌缺陷的定位和定量。
超聲探傷在車輪缺陷檢測中的應(yīng)用
輪對(duì)是車輛走行部中最重要的部件之一，對(duì)軌道車輛輪對(duì)的檢測并準(zhǔn)確地判斷其缺陷位置一直是鐵道運(yùn)輸部門非常重視的問題。采用電磁超聲探傷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)輪對(duì)踏面的缺陷檢測，包括：踏面剝離及剝離前期檢測；踏面表面及近表面裂紋檢測。
電磁超聲探傷系統(tǒng)利用超聲表面波的脈沖反射原理進(jìn)行缺陷檢測。當(dāng)輪對(duì)沿鋼軌運(yùn)行到探頭位置，輪對(duì)踏面接觸探頭的瞬間，EMAT(電磁超聲探傷技術(shù))在車輪踏面表面及近表面激發(fā)出電磁超聲表面波脈沖，超聲表面波將沿踏面表面及近表面圓周以很小的損耗傳播。超聲表面波在踏面雙向傳播(順時(shí)針和逆時(shí)針)，沿車輪表面及近表面?zhèn)鞑?周后回到探頭位置，EMAT探頭檢測到返回的超聲表面波后形成第1次周期回波；未衰減的超聲波繼續(xù)沿踏面?zhèn)鞑?，依次形成?次、第3次周期回波，……，直到能量衰減到設(shè)備無法檢測為止。
當(dāng)車輪踏面表面及近表面有裂紋或剝離等缺陷存在時(shí)，超聲波在缺陷端面處一部分能量被反射，沿原傳播路徑返回并被探頭檢測到，形成缺陷回波；另一部分能量繞過缺陷端面繼續(xù)傳播，形成周期性回波。通過正常的周期回波(RT)與缺陷回波(E)的對(duì)比分析，可以定性分析當(dāng)前輪對(duì)的踏面缺陷狀況。
超聲探傷技術(shù)在輪輞缺陷檢測中的應(yīng)用
隨著我國鐵路行車速度的提高，尤其是動(dòng)車組的開行給行車安全提出新的考驗(yàn)，轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵部件如輪輞、車軸、軸承等局部位置承受更大的應(yīng)力，要求檢測過程速度加快、檢測時(shí)間間隔變小、檢測范圍擴(kuò)大，給鐵路無損檢測領(lǐng)域提出更高的技術(shù)要求。
根據(jù)輪輞缺陷裂紋的走向特點(diǎn)，將輪輞缺陷分為三類：
(1)周向缺陷：沿車輪踏面圓周方向并與踏面圓周方向平行；
(2)徑向缺陷：方向垂直踏面，與車輪直徑方向平行；
(3)軸向缺陷：輪輞內(nèi)部與車軸方向平行。
在探傷實(shí)驗(yàn)中，通過在樣板輪上打平底孔、刻槽的方式形成人工缺陷模擬輪輞的實(shí)際缺陷，平底孔的直徑或刻槽的寬度與實(shí)際裂紋尺寸成當(dāng)量關(guān)系，相控陣探頭分別置于踏面(I)和輪緣內(nèi)側(cè)(II)進(jìn)行掃查。
缺陷①為距輪緣頂端40mm且垂直輪輞側(cè)面φ3mm深30mm的平底孔；
缺陷②為距踏面10mm垂直輪輞側(cè)面φ3mm深30mm的平底孔；
缺陷③為距踏面50mm垂直輪輞側(cè)面φ3mm深90mm的平底孔；
缺陷④為輪輞與輪輻交接區(qū)域，朝踏面方向φ3mm、孔底距踏面40mm的平底孔；
缺陷⑤為輪緣根部靠踏面?zhèn)?mm深周向刻槽，槽寬小于等于2mm。
根據(jù)超聲檢測脈沖回波反射的特點(diǎn)，周向缺陷采用縱波相控陣直探頭從踏面進(jìn)行掃查；徑向缺陷采用縱波相控陣直探頭在輪緣內(nèi)側(cè)面進(jìn)行掃查；軸向缺陷采用縱波相控陣直探頭、橫波相控陣斜探頭均能掃查到。
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