鋼軌超聲波自動探傷設(shè)備結(jié)構(gòu)介紹

鋼軌超聲波探傷的必要性

鋼軌在生產(chǎn)過程中，如果內(nèi)部存在超過標準允許的缺陷，火車在運行時就有可能引發(fā)斷軌事故。為避免鋼軌內(nèi)部缺陷帶來的安全隱患，采用超聲波對鋼軌進行內(nèi)部缺陷檢測就很有必要。

鋼軌超聲波自動探傷設(shè)備介紹

根據(jù)TB/T2344-2003 《43～75 kg /m熱軋鋼軌訂貨技術(shù)條件》和《350km/h客運專線60kg/m鋼軌暫行技術(shù)條件》有關(guān)超聲波探傷的規(guī)定，鋼軌超聲波檢測覆蓋區(qū)域應(yīng)滿足：（1）軌頭≥70%；（2）軌腰≥60% ；（3）軌底檢測應(yīng)覆蓋圖1陰影部位。

檢測原理

鋼軌超聲波自動探傷采用接觸式A型脈沖超聲波，以自來水為耦合介質(zhì)，檢測過程鋼軌通過傳送輥道驅(qū)動做直線運動，超聲波探頭安裝在相對靜止的起落架上緊貼鋼軌軌面實施全長檢測。

鋼軌超聲波自動探傷設(shè)備基本構(gòu)成

主要包括六部分。（1）鋼軌輸送輥道：使鋼軌在檢測區(qū)域內(nèi)保持勻速移動，其速度可調(diào)。（2）導向約束機構(gòu)：對鋼軌進入檢測區(qū)域進行導向約束，使鋼軌保持穩(wěn)定的運動狀態(tài)。（3）測距機構(gòu)：檢測鋼軌長度及其位置，用于探頭起落控制及缺陷定位與標識。（4）探頭耦合機構(gòu)：用于承載探頭，具有良好的隨動性。（5）探頭調(diào)整機構(gòu)：用于不同軌型的鋼軌探頭耦合機構(gòu)的調(diào)整。（6）多通道數(shù)字式超聲波探傷儀。

探頭布局、選用及其參數(shù)

探頭數(shù)量最多可以安裝13只（在滿足標準要求的探傷覆蓋率前提下，生產(chǎn)不同規(guī)格鋼軌時可對探頭數(shù)量進行增減調(diào)整）。其中1、2、3、4、5號探頭檢測軌頭；6、7、8、9、10、11號探頭檢測軌腰；12號探頭檢測軌底縱向裂紋；13號探頭檢測軌底。

鋼軌超聲波自動探傷設(shè)備大量采用雙晶探頭，主要考慮鋼軌各部位檢測深度不大，可以充分利用TR探頭盲區(qū)小、分辨力高的特點。通過手工探測鋼軌對比試驗，雙晶探頭相對于單晶探頭檢測靈敏度更高，缺陷檢出效果更好。

探頭距離—波幅曲線：雙晶探頭距離—波幅曲線特性與晶片傾斜角度、晶片間距、晶片大小和有機玻璃楔塊高度等參數(shù)有關(guān)，適當選擇這些參數(shù)，可以獲得較小的探傷盲區(qū)，在檢測深度區(qū)間獲得比較平緩變化的距離—波幅特性曲線，這樣有利于超標缺陷的自動報警。國內(nèi)制造的探頭，靈敏度余量至少控制在35dB以上，檢測盲區(qū)控制在2mm以內(nèi)，檢測深度范圍波幅變化控制在5dB以內(nèi)，一般即可滿足正常的自動探傷要求。

探頭起落架

探頭起落架是超聲波在線探傷系統(tǒng)開發(fā)的難點，它對探頭的耦合取決定性作用。由于鋼軌的平直度誤差以及振動等的影響，鋼軌在探傷送進過程常常出現(xiàn)跑偏和上翹等現(xiàn)象，為使探頭與鋼軌表面實現(xiàn)有效耦合，探頭與鋼軌斷面位置相對穩(wěn)定，一般要求起落架具有上下和水平方向的跟隨性。

實踐證明，起落架跟隨性的好壞，對探傷結(jié)果有如下影響：（1）影響動態(tài)樣軌檢測的重復性。起落架跟隨性差，探頭檢測位置變動大，探頭動態(tài)樣軌調(diào)試困難，樣軌人工缺陷檢測重復性差。（2）影響系統(tǒng)信噪比。起落架跟隨性差，機構(gòu)不能及時響應(yīng)鋼軌的位置變動，探頭耦合水層變化大會使水雜波增加，減小信噪比，增加誤報機會，甚至無法探傷。（3）影響軌頭側(cè)面探傷。起落架跟隨性差，軌頭側(cè)面輪廓波會進入報警閘門引起誤報。

由于鋼軌的振動及平直度變化通常屬于低頻率變動信號，因此，在起落架設(shè)計上常常采用彈簧、氣缸等驅(qū)動元件即可滿足機械的跟隨響應(yīng)。

測控系統(tǒng)

測控系統(tǒng)由16通道數(shù)字式超聲波探傷儀(配高速數(shù)據(jù)采集處理模塊)、計算機系統(tǒng)以及自動控制系統(tǒng)等構(gòu)成。

測控系統(tǒng)工作原理：探傷儀激勵探頭發(fā)射晶片產(chǎn)生高頻超聲波脈沖，超聲波進入鋼軌內(nèi)部檢測到缺陷后反射回來使探頭接收晶片產(chǎn)生電信號，探傷儀將該弱電信號進行放大、檢波等處理后送入計算機，計算機系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)置的探傷參數(shù)對采集到的數(shù)據(jù)進行各種相關(guān)的處理，并判斷出缺陷大小、位置、深度等參數(shù)，通過計算機界面自動繪制波形、記錄缺陷等；自動控制系統(tǒng)完成操作輥道、前后夾送裝置、測距裝置以及探頭起落架的自動與手動起落等控制。自動控制系統(tǒng)以PLC為核心，通過旋轉(zhuǎn)編碼器精確檢測鋼軌長度，光電開關(guān)定點控制起落架起落，保障了自動控制系統(tǒng)安全可靠運行。