超聲探傷技術(shù)在無損檢測中的應(yīng)用

2 超聲探傷技術(shù)在無損檢測中的應(yīng)用
2．1 機(jī)車檢測方面的應(yīng)用
2．1．1 在高速鋼軌檢測中的應(yīng)用
我國鐵路運(yùn)營線路近七萬公里，而且鐵路正在向高速、重載的方向發(fā)展。超期服役的鋼軌數(shù)量很大，線路上的鋼軌在承擔(dān)繁重的運(yùn)輸任務(wù)過程中，不免要產(chǎn)生各種肉眼能看見及看不見的損傷如側(cè)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(dāng)被檢鋼軌內(nèi)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(fā)射超聲波信號，超聲波穿過界面進(jìn)入被檢鋼軌內(nèi)部，在遇到缺陷和兩介質(zhì)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(nèi)部的電路轉(zhuǎn)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(jù)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(qū)分開，然后通過超聲波試塊進(jìn)行定標(biāo)，就可以實(shí)現(xiàn)對鋼軌缺陷的定位和定量。

2．1．2 在車輪缺陷檢測中的應(yīng)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(zhǔn)確地判斷其缺陷位置一直是鐵道運(yùn)輸部門非常重視的問題。該系統(tǒng)采用電磁超聲探傷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)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(tǒng)利用超聲表面波的脈沖反射原理進(jìn)行缺陷檢測。當(dāng)輪對沿鋼軌運(yùn)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(shù))在車輪踏面表面及近表面激發(fā)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?zhèn)鞑?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(xù)沿踏面?zhèn)鞑?，依次形成?次、第3次周期回波，……，直到能量衰減到設(shè)備無法檢測為止。

當(dāng)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(xù)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(dāng)前輪對的踏面缺陷狀況。