超聲探傷技術在無損檢測中的應用

2 超聲探傷技術在無損檢測中的應用
2．1 機車檢測方面的應用
2．1．1 在高速鋼軌檢測中的應用
我國鐵路運營線路近七萬公里，而且鐵路正在向高速、重載的方向發展。超期服役的鋼軌數量很大，線路上的鋼軌在承擔繁重的運輸任務過程中，不免要產生各種肉眼能看見及看不見的損傷如側磨、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。

如圖3所示，當被檢鋼軌內部有一個裂紋缺陷(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)，探頭向被檢鋼軌發射超聲波信號，超聲波穿過界面進入被檢鋼軌內部，在遇到缺陷和兩介質的界面時都會有反射，反射信號被探頭接收后，通過探傷儀內部的電路轉換，就可以把缺陷信號和底波信號形象地顯示出來，如圖4所示。根據超聲波的聲程推算，就可以輕易地將缺陷信號和底波信號區分開，然后通過超聲波試塊進行定標，就可以實現對鋼軌缺陷的定位和定量。

2．1．2 在車輪缺陷檢測中的應用
輪對是車輛走行部中最重要的部件之一，對軌道車輛輪對的檢測并準確地判斷其缺陷位置一直是鐵道運輸部門非常重視的問題。該系統采用電磁超聲探傷技術，實現輪對踏面的缺陷檢測，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。
電磁超聲探傷系統利用超聲表面波的脈沖反射原理進行缺陷檢測。當輪對沿鋼軌運行到探頭位置，輪對踏面接觸探頭的瞬間，EMAT(電磁超聲探傷技術)在車輪踏面表面及近表面激發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。如圖5所示，超聲表面波在踏面雙向傳播(順時針和逆時針)，沿車輪表面及近表面傳播1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(圖5中RT波)；未衰減的超聲波繼續沿踏面傳播，依次形成第2次、第3次周期回波，……，直到能量衰減到設備無法檢測為止。

當車輪踏面表面及近表面有裂紋或剝離等缺陷存在時，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(圖6中E波)；另一部分能量繞過缺陷端面繼續傳播，形成周期性回波(圖6中RT波)。通過正常的周期回波(RT)與缺陷回波(E)的對比分析，可以定性分析當前輪對的踏面缺陷狀況。