Page 110 - 无损检测2023年第四期

张志文, 等:

皮带轮式相控阵钢轨探伤车的研制

束覆盖区域, 使用一次波可有效检测轨颚区域的伤 局如图7所示。
损, 二次波可有效覆盖到轨距角处。还可根据线路 2.2 标定线测试
实际情况对检测角度进行调节, 只需要一套硬件系 标定线动态调试主要从提高耦合效果、 优化检
统就能同时满足60轨及75轨的检测, 兼容不同线 测参数以及线路修整优化方面入手, 使缺陷检出效
路条件下的钢轨探伤。快速相控阵技术的声束布局 果最佳。选取螺孔裂纹 D 1 45° 上裂纹, 长 8mm )、

(
(
如图6所示。 轨底刻槽 D 2 R6H6 )、 轨头斜孔 D 3 [ 从轨面向下斜

钻26° , 4mm×20mm ( 直径×长度) 平底孔, 距轨侧

12mm ]、 轨头横孔 D 4 ϕ 5mm , 轨面下18mm , 孔

(
长25mm ) 来分析不同速度所用增益、 触发间距、 缺

陷点数和 A 扫信号信噪比等指标的差异, 不同速度
下典型缺陷检出效果对比如表1所示。
表1 不同检测速度下典型缺陷的
检出效果( 标定线)
速度 / 增益 / 信噪比 / 采样间距 / 缺陷
缺陷
-1
( km · h ) dB dB mm 点数
40 22 >24 4 15
D 1
60 28 >24 4.5 9
( 螺孔裂纹)
80 34 >24 6 5
40 22 >24 3 23
D 2
60 28 >24 4.5 16
( 轨底刻槽)
80 34 >24 6 6
图6 快速相控阵技术的声束布局 40 22 >24 3 30
D 3
60 28 >24 4.5 20
使用基于快速相控阵技术的超声布局, 当折射角 ( 轨头斜孔)
80 33 >24 6 8
为70° 时, 检测60轨时偏转角为10° , 12° , 14° , 16° , 检 40 22 >24 3 30
D 4
测75轨时偏转角为8° , 10° , 12° , 14° , 其声束可在0°~ 60 28 >24 4.5 19
( 轨头横孔)
30° 的角度范围内任意偏转, 以满足实际检测需求。 80 33 >24 6 11

2 超声检测效果 试验结果表明: ① 速度越低, 所用增益越低, 以
静态标定缺陷增益为基准, 80 , 60 , 40km · h 所用增

-1
2.1 人工伤损设计 益分别增加10 , 6 , 6dB ; ② 速度越低, 出波点数越多、

在国能集团新朔铁路铺设标定线进行了基于快 成像更清晰( 见图8 ), 以轨底 R6H6刻槽为例, 40 , 60 ,
速相控阵技术的新型探伤车检测性能测试。该标定 -1
80km · h 速度下缺陷反射点数分别为23 , 16和6 ;

线总长约2.4km , 其中平直段长度不小于2km , 满 ③ 不同 速 度 所 需 要 的 触 发 间 距 不 同, 速 度 小 于

-1
足80km · h 检测的加速及制动要求。 60轨与75 -1
60km · h 时, 触发间距采用4mm , 速度超过70km ·

轨两种标定轨按照先后顺序依次铺设在标定线上, h 时, 触发间距需设置为6mm ; ④80km · h 速度
-1
-1
相同轨型的标定轨按 AB , BC , CD , DE , EF , FG 的顺 下缺 陷 A 扫 信 号 幅 度 均 超 过 100% , 信 噪 比 均
序铺设, 探伤车一次运行可将两种标定轨上的伤损 大于24dB , 无明显衰减, 80km · h 检测速度下缺陷

-1
同时检出。 的 A 扫信号如图9所示。
在参考高速钢轨探伤车和低速探伤仪( 手推车) 在标定线动态调试过程中, 通过优化检测参数,
探伤标准并结合重载线路伤损及相控阵布局特点的 达到了60轨与 75 轨两种标定轨人工伤损检出率

基础上, 设计了包括轨头横孔、 轨腰螺栓孔裂纹、 轨 90%以上的 《 钢轨探伤车运用管理办法》检出要

底半圆刻槽等多种类型共276处人工伤损, 分布在 求, 但还需进一步测试新技术在40 , 60 , 80km · h -1

双股6根12.5m 的钢轨上, 左右股缺陷镜像对称分 等速度下的出波效果及稳定性, 并对新型探伤车在
布。 60轨和75 轨缺陷设置基本相同, 单侧缺陷布 对中偏离情况下的检出率进行评估。
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2023年 第45卷 第4期
无损检测