无损探伤方法及其在钢轨探伤中的应用研究

无损探伤方法及其在钢轨探伤中的应用研究

杨帆

中国铁路北京局集团有限公司承德工务段   河北承德  067100

摘 要：随着我国经济的不断发展，铁路事业迅速发展，一方面由于铁路建设的不断增加，铁路网络的规模不断扩大，因而使铁路的运输力得到了加强，从而提高了运输能力；其次，在运输过程中，一旦发生安全事故，将会导致更多的损失，从而导致更严重的后果。其中，非破坏性测试技术在整个钢轨检测中占有举足轻重的地位，并且可以对整个钢轨进行全面的检测，从而确保轨道的安全。

关键词：无损检测；探伤方法；钢轨探伤；应用

1、无损检测探伤在钢轨探伤中的应用意义

无损检测，是通过射线、超声波等手段，对被测物体、材料、部件进行合理的检查。随着我国铁路建设的不断发展，它在铁路建设中的应用越来越多，而随着我国高速铁路的发展，人们对铁路的需求也越来越大，因此，钢轨的质量也是越来越受到人们的重视，在使用的过程中，钢轨往往会出现一些裂缝，或者是其他的一些问题，在这种情况下，钢轨的损坏会越来越严重。所以，在使用的时候要加强对它的检测和检测，以便对它的使用情况和发展情况有一个全面地认识，以免在使用中出现过多的损坏，从而引起列车的安全问题。这种检测方法的重要意义可归纳为：

1.1及时掌握轨道运行中的损坏状况，运用这种技术可以预防事故，从而保障人身和财产的安全；

1.2在运用这种检测方法时，能在初期就对轨道的损坏情况有全面地认识，从而采取有效的预防措施，避免在运行中出现问题；

1.3强化这种检测方法，结合当前的技术，可以提高钢轨的检测精度，在使用中不会出现死角的检查和检查，有效地避免了检测出的问题；

1.4 NDT技术与现代信息技术的结合，可以确保钢轨的精度，同时也能迅速准确地判断出钢轨的损伤，避免因人为原因造成的伤害，提高工作效率。

2、无损检测概述

由于无损检测技术本身就具有很强的综合性和科学性，所以在进行无损检测时，必须保证被检体的完整性和不会造成损害。通过对材料的损伤进行合理的检测和测量，并利用相应的光线、热量、电气等因素来检测出其中的缺陷，从而做出正确的判断。这种检测方法有两个目的：第一，正确地理解和分析结构的强度和缺陷，合理地评估内部的载荷和相应的寿命；其次，在测试和制造过程中，可以对零件的缺陷进行改进，提高零件的质量，同时也可以及时发现问题，保证设备的正常运转。当前，我国的无损检测技术正朝着更加广泛、快速、信息化的方向发展。

3、无损检测技术在实际应用中的注意事项

3.1检测结果的准确程度

在大部分情况下，不管采用何种方法，都难以对结构的故障进行全面的检查。问题与问题表征中的物理量有本质的不同，它们彼此对应。在某些情况下，采用相应的物理量是很有必要的，而且在某些情况下，还可以采用各种检测手段来判断这些问题，特别是在一些较大的设备上。

3.2检测结果的判定

检测的结果，主要是通过一些破坏性的测试结果来判断，但这种评估并不能作为一个整体来判断，它只能作为评估材料和结构质量和使用寿命的依据。

3.3实行的时间

这种检测方法是在对材料和结构质量有一定影响的过程中进行的，例如焊缝地检查和测量，在进行热处理之前要对材料和焊接技术进行合理的监测和观察，并合理地分析这些影响。

4、钢轨常见伤损及其成因

钢轨核损伤主要是由钢轨在熔炼、乳化工艺或在操作中出现的质量问题引起的，并在列车反复载荷下发生了应力聚集，并逐渐扩大。核爆事故多发生在轨道的内部，核损伤的大小会导致轨道的受力迅速降低，在高速、重负荷的环境中很容易出现断裂现象。

由于轨道连接处是铁路线的一个弱点，因此，与其他部件相比，轮子对轨道的最大惯量力要大60%。结果表明，轨道连接处的损伤以螺纹孔隙为主，而下颚形裂缝和马鞍形磨损则为次之。

钢轨的纵、竖裂缝主要是因为钢轨制作技术的不完善，未去除铸件中存在严重的偏析、缩孔、夹杂等问题，在钢渣形成的钢轨上形成了片状的残渣，并在轨头、轨腰、轨底上形成了与铁轨的纵轴、横竖方向相平行的形状。轨底处裂缝产生的主要因素是：轨腰处的纵缝向下扩展为轨底处裂缝；轨道底部的横向裂缝由铁皮腐蚀或刮伤发展而来；生产轨道时，轨道底部出现了乳化现象，或由于轨道底部和轨道轨枕之间的黏合不紧密，导致轨道底部出现侧向开裂或断裂；由于焊接技术的原因，导致轨道底部出现了横向裂缝，如过烧、未焊透、气泡、夹杂、斑点、斑点等。

5、无损检测探伤方法在钢轨探伤中的应用

5.1超声波探伤

由于国内的铁路，其交通状况复杂，交通量大，检测周期长。在国内现有的钢轨检测中，超声技术的穿透能力很大，探测的深度也很高，它的检测精度很高，可以将周围的气体全部折射出来，从而判断出它的大致位置和形态，再加上它本身的检测能力很高，它的检测系统也很方便，因此它的应用也很广泛。

由于国内的铁路项目施工工艺较为复杂，加之施工人员密集，检测工作的时间也不是很长，所以可以在工作间隙进行检测。在国内实施的钢轨检测中，超声的检测程序本身具有很高的穿透能力，并且能够深入地检测到内部，具有很高的敏感性，能够检测到与直径十厘米左右的空间反射器；能够精确的反应出其体内的位置、大小、形状和性质；而且，该仪器具有使用安全、使用方便、使用方便等特点；因此，超声检测机的使用非常普遍。

5.2钢轨超声回波信号的小波降噪

强化检测手段，能够对轨道头部和轨道腰部部位进行无死角的检测与测试；但是在超声波的检测上，它却是一个很好的选择，它能够有效的改进超声波的仪器，从而提高它的探测精度。为提高检测精度，可以适当地改进资料，采用小波算法来实现对付立叶的正确替换。在实际应用中，超声的讯号可能会出现不稳定的情况，可用此讯息加以改进，进而做出理性的判断。采用小波技术，可以有效地减小噪声。

5.3基于神经网络的钢轨缺陷应用

人工构建的人工神经网络采用有向图的拓扑结构。它的信息加工方式是将持续或持续地输入进行对应的状态对应。简单来说， ANN是一种类似于生物神经网络的模拟。ANN技术利用现有的生物神经网络的相关理论，通过数学的描述和控制工程的思想，构造出一种较为理想的数学模型，利用适当的数据进行运算，并通过计算出各个关键的数学模型，以求出具体的问题。ANN是利用神经元之间的多个交互作用来建立一个具有非线性、适应性的动态系统。在构造上， ANN是一个分布的、存储区域与操作区域相结合的存储体系；在操作方面，它是一个并行、自适应和无编程的分布式处理体系；能够较好地完成环境适应、规则总结以及相应的计算。ANN可以很好地实现对信号的处理，具有很好的应用价值。目前，超声波的非破坏性探测多以探测回波的时域信息为手段，但在一些场合下，其回波的特性无法直接反映其特性，因此必须采用相关的信号分析技术来提取其特性。与其他的信号处理相比，神经网络具有其他的优点。首先，由于计算机和计算机技术的飞速发展，使得利用 ANN技术在超声波无损测量中的应用成为了现实；其次，由于 ANN具有较高的容错率，可以在较小的信噪比较大的情况下使用，从而使得 NANN可以在较大的噪声环境下进行无损检测；第三，虽然很难得到准确的回声信号，但它含有很多关于缺陷类型、形状和大小的数据，而神经网络可以识别缺陷的性质；第四，当神经网络训练结束后，可以进行具体的故障的识别，并且不需要太多的人力物力。基于上述特性， ANN在非损伤性超声评估中占有重要的位置。

结语

本文针对铁路轨道损伤进行了详细的分析，并将其用于轨道损伤的诊断。本文从分析不同的无损检验技术的特性和适用的目标入手，提出采用超声波技术进行轨道损伤的正确诊断、系统的优化、故障诊断等方面的研究。

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