Page 54 - 无损检测2021年第四期

2020 远东无损检测新技术论坛论文精选

DOI : 10.11973 / ws j c202104004

基于激光超声纵波的钢轨内部缺陷检测方法

武 兴 , 缪建成 , 廖韦韬 , 郑 凯 , 王海龙 4
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( 1. 江苏省特种设备安全监督检验研究院, 南京 210036 ; 2. 海军装备部 装备项目管理中心, 北京 100040 ;

3. 南京航空航天大学 自动化学院, 南京 210016 ; 4. 江苏长城计算机系统有限公司, 南通 226000 )
摘 要:针对常规超声难以快速检测钢轨轨头轨距角内部缺陷的问题, 提出了激光超声纵波

定量检测钢轨轨距角内部缺陷的方法, 通过有限元仿真建立了激光超声钢轨轨头内部缺陷检测模
型, 分析了激光超声纵波与不同长度内部缺陷之间的衍射规律, 建立了定量检测理论模型, 实现了
钢轨内部缺陷的定量检测。有限元数值仿真结果表明, 激光超声纵波可以有效地定量检测钢轨轨
头内部缺陷的埋藏深度和长度, 为钢轨内部缺陷的定量检测提供了一种可靠的检测方法。

关键词:激光超声; 纵波; 钢轨; 内部缺陷; 定量检测

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 04-0016-04

Anins p ectionmethodofrailinternaldefectsbasedonlaserultrasoniclon g itudinalwave

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,
WUXin g 1 , MIAOJianchen g LIAO Weitao , ZHENGKai , WANGHailon g 4

( 1.S p ecialE q ui p mentSafet ySu p ervisionandIns p ectionInstituteofJian g suProvince , Nan j in g210036 , China ;

2.E q ui p mentPro j ectMana g ementCenter , NavalE q ui p mentDe p artment , Bei j in g100040 , China ;

3.Colle g eofAutomationEn g ineerin g , Nan j in gUniversit yofAeronauticsandAstronautics , Nan j in g210016 , China ;

4.Jian g suGreatWallCom p uterS y stem Co. , Ltd. , Nanton g226000 , China )

Abstract : Aimin gtoovercomethedifficult yindetectin gtheinternaldefectsofg au g ean g leofrailheadb y

conventionalultrasonic , amethodfor q uantitativedetectionofinternaldefectsof g au g ean g lesteelrailb yultrasonic

lon g itudinalwaveswasp ro p osedinthisarticle.Itestablishedtheins p ection modeloflaserultrasonicrailhead

internaldefectsthrou g hfiniteelementsimulation , anal y zedthediffractionlawbetweenultrasoniclon g itudinalwave

andinternaldefectsofdifferentlen g thsindetail , andaq uantitativedetectiontheor ywassetu pwhichrealizedthe

q uantitativedetectionoftheinternaldefectsoftherail.Thefiniteelementnumericalsimulationresultsshowthat

thelaserultrasoniclon g itudinalwavecaneffectivel yandq uantitativel ydetecttheburiedde p thandlen g thofthe

internaldefectsoftherailhead , anditcanp rovideareliabledetectionmethodfortheq uantitativedetectionofthe

internaldefectsoftherail.

Ke ywords : laserultrasonic ; lon g itudinalwave ; rail ; internaldefect ; q uantitative ins p ection
导致钢轨失效的缺陷种类有很多, 包括表面疲 测难度大, 要求相应的检测技术必须具备很高的灵
劳损伤、 应力腐蚀、 剥落等, 以及位于钢轨亚表面或 敏度。激光超声检测技术 [ 1-3 ] 作为一种新型的超声
者内部的裂纹等。在大多数缺陷中, 钢轨早期内部 无损检测技术, 是超声技术与光学技术的结合, 该技
缺陷具有很大的危险性, 且未发展成型, 尺寸小, 检 术不仅结合了超声检测的优势, 还能实现非接触、 大
面积快速扫描和高分辨率检测, 而且激光器产生的
收稿日期: 2020-11-20
脉冲宽度很窄, 其最高频率可达几千兆赫兹, 产生的
基金项目: 国家 自 然 科 学 基 金 委 重 大 科 研 仪 器 研 制 项 目
波长只有几微米, 对小缺陷敏感, 在铁路内部小缺陷
( 61527803 )
作者简介: 武 兴( 1977- ), 男, 高级工程师, 主要从事承压特种 的无损检测中有较高的应用价值。
设备检验技术研究与应用工作 目前, 在 钢 轨 内 部 缺 陷 检 测 方 面, GARCIA
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通信作者: 郑 凯, 博士, 研究员级高级工程师, kai.zhen g @163.om 等 [ 4-5 ] 利用非接触式激光超声钢轨缺陷检测系统对
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2021 年 第 43 卷 第 4 期
无损检测