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超声导波在钢轨探伤检测中的使用-飞泰
发布时间:2022-10-8 15:28:36   浏览次数:

钢轨长期经受各种货车或者列车的负载,难免会有各种损伤,其中有外部伤损如侧磨、轨头压溃、剥离掉块、锈蚀等,这些看得见的损伤都可以及时进行处理。但是如果钢轨在铸造之初就出现了冶炼中残留的夹杂和白点这样的内部损伤,肉眼是看不见的,如果直接流通进入使用,车辆长期负载下可以导致钢轨出现裂纹甚至直接断裂,而对于列车而言就意味着车毁人亡的巨大后果。而把钢轨拆开看内部是否存在铸造的缺陷是不可能的,那么就必须使用钢轨探伤仪对钢轨进行探伤,通过钢轨超声波探伤来确定钢轨内部是否有缺陷,由此来判断是否能够进入流通使用。


钢轨


超声导波的特性

超声导波也是超声波的一种,是指频率超过 20kHZ 的声波,为了充分了解超声导波的探伤作用,首先要对超声导波的相关特性有充分的了解。

(1)声速特性。超声波与声波一样可以在固、液、气体中传播,只是受到介质温度和外界压力的影响传播的速度不同,在外界环境稳定的情况下,超声导波在固体中的传播速度是常数,这就为超声探伤奠定了基础。(2)反射特性。由于不同介质的密度不同,超声导波在从一种介质进入到另一种介质时,在两种介质的分界面会产生部分的反射,因为介质的分界面改变了超声导波的传递方向。与光波不同,超声导波在充气体传播到固体或液体时,由于气体与固体或者气体与液体之间的密度相差悬殊,超声导波或者完全反射回来,这就是超声波物位计的工作原理。

(3)衰减特性。超声波从本质上来讲仍旧是一种能量,而只要是能量就衰减的过程。超声波在传播的过程中,受到介质以及介质中杂质的影响,超声波的能量会逐渐被介质所吸收,宏观上就表现为超声波强度的衰减。不论是超声波流量计还是超声波物位计都有最低接收强度的限制,因此衰减必须控制在可控范围内,不然就会影响测量结果的精度。


钢轨超声导波检测原理

机械振动在弹性介质中的波称为弹性波(即声波),而频率大于 20kHz 的声波则称为超声波。当超声波被局限在具有边界的介质(如平板、管道等)内传播时,超声波将会在边界处不断地反射,从而沿着介质的方向传播形成超声导波。产生超声导波的这种具有边界的介质称为波导,轨头、轨腰和轨底是钢轨中三种典型的波导。由于这些波导的结构不同,在其中传播的导波频率和速度也相应发生变化。用超声导波对钢轨进行无损检测时,可以通过信号发生装置产生激励信号,经功率放大器放大后由导波传感器在钢轨的一端激发超声导波。如果导波沿着没有损伤的轨头、轨腰和轨底传播,那么导波的群速度和相速度就基本保持一致。如果导波在传播过程中遇到界面不连续处(如轨底腐蚀),则可能发生反射、散射和模式转换,这样便会产生携带局部缺陷特征的回波。通过对回波信号进行分析就可以确定缺陷的位置,回波幅值还能够用于钢轨损伤程度的评定。


超声导波技术作为一种新型的无损检测技术,检测速度快,可以避免逐点检测的费时和高成本,在钢轨的长距离检测中有着明显的优势。相信随着时间的发展,超声导波在钢轨无损检测中的应用必然会越来越广泛。


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