NDT在高速重軌检测中的应用.doc

NDT在高速重轨检测中的应用 摘要：百米高速重轨对内部质量要求严格，其超声波检测面积和重轨内部缺陷的当量尺寸有全新要求。本文介绍NDT超声波探伤仪在高速重轨中的应用实验和使用情况，分析 NDT在高速重轨中应用效果。 关键词: NDT 无损检测 高速重轨 超声波探头 样轨 前言 用于客运专线的高速重轨在出厂前要对钢轨进行逐支全长超声波探伤检查，被检测的钢轨最小截面积为：轨头部分不小于70%，轨腰部分不小于60%，轨底部分见图1。为了满足百米高速重轨对内部质量的要求，我厂引进加拿大的NDT超声波处理系统，型号为UMS280，它是8通道高性能探伤设备，可同时开启28个探头对重轨的头部、腰部和腿部进行检测，保证重轨的超声波检测面积符合《客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件》关于重轨检测面积的要求。 图1 轨底超声波探伤区域 1、超生波探伤原理 超声波是超声频率的机械振动在弹性介质中的传播过程，超声波探伤就是利用材料主身及内部缺陷的声学性质对超声波传播的影响，非破坏地探测材料内部缺陷的大小、形状和分布状况，由于超声波探伤具有灵敏度高，穿透力强，检测速度快，成本低等优点，早已成为无损检测的主要方法之一。 重轨由连铸钢坯经加热、多机架轧机轧制而成，钢内部组织细而均匀，十分有利于超声波传播。图2示意超声波在工件中传播路径以及仪器屏幕上显示结果的对应情况。超声波经发射、藕合传至 图2超声传播及仪器显示示意图 工件内部，遇缺陷界面及工件底面时产生反射回波，屏幕画面以时间轴为横坐标，以回波幅度为纵坐标显示缺陷的位置和反射强度。①无缺陷时可见底面反射回波B，有缺陷时可见缺陷反射回波F和底面反射回波B。操作人员从波形图上读出缺陷位置和波幅大小并与参考值进行比较，判出内部缺陷情况并随时记录。重轨在钢水冶炼和随后的轧制加工中可能会产生夹杂、白点和气泡等缺陷，均可通过超声波探伤方法进行检验。 2、 NDT探伤仪 2.1 探伤仪：UMS280超声波探伤处理系统 2.2 探头：四川天源检测有限公司提供的超声波换能器 我厂超声波换能器（探头）分为A、B、C、D、E和F等5种类型探头，高速重轨探伤除了D2、F1和F2探头采用水注式探头外，期于的都是水膜式探头，分别负责重轨头踏面及侧边、轨腰、轨底区域探伤。 2.3 样轨的制作 按照高速重轨样轨的制作要求，在规格相同，材质相近，加工方式相似的无伤钢轨的轨头和轨腰上钻Ф2通孔忽然平底孔，轨底上挖1×1×20矩形槽作为标准人工缺陷，样轨做好后，要进行检查和测试，并与原标样进行比较，以免在制作过程中造成新的人为缺陷。样轨示意图见图3。 图3 样轨示意图 2.4 探伤灵敏度调整 高速重轨采用《350kg/m客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件》的标准，静态下调整探头的角度和灵敏度，使上述的基准孔槽的最佳反射波高达满波高60%作为探伤的基准波高，并以此为探伤标准；动态检测重轨时，灵敏度提高4dB作探伤灵敏度。 2.5 标准样轨的重复试验 用标准样轨按照铁标探伤标准的要求，进行重复报准试验是检验设备能否满足探伤要求的一项关键指标，它能够直观地反映设备使用的可靠程度，因此，这项实验是检验此套装置能否用于生产的关键。为此，我们进行了多种情况下的重复报准实验，样轨上的标准孔、槽，基本上都能准确报警，表1是样轨经过调试后的试验结果。 表1 样轨重复报准试验结果 部位 探伤次数 报警次数 准确率 误报率 A探头（轨头侧边） 100 100 100% 0 B探头（轨头踏面） 100 100 100% 0 C探头（轨腰） 100 99 99% 1% D探头（轨头踏面、轨底） 100 100 100% 0 E探头（轨底） 100 98 98% 2% F探头（轨底） 100 100 100% 0 从表中不难看出，探伤准确率都在98%以上，探伤准确，探伤仪性能稳定。 3、高速重轨在线探伤 为了保证探伤准确率，每班生产前放下样轨，静态下调节探头的位置、方向，调出最佳伤波，调节衰减器，使其人工缺陷的反射波达到满波高的60%，固定好探头及支架；按《客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件》增加4dB校正探伤灵敏度，进行动态样轨调试，要求所有的探头都报警，样轨连续跑3遍，检查仪器和探头的稳定性。我厂使用NDT无损探伤仪检测重轨两年，所有的重轨都进行探伤检验，现将2009年4-9月份探伤检验的结果总结成表2。 表2 4-9月超声波检验结果 月 份 探伤支数（支） 检出支数（支） 检出率 4月 12577 198 1.57% 5月 11925 113 0.95% 6月 13289 186 1.40% 7月 12814 210 1.64% 8月 11624 139 1.20% 9月 9573