下载文档原格式
铁路钢轨焊缝超声波探伤技术及便携式检测仪器分析摘要：在我国铁路运输过程中，钢轨便携式检测仪对于保证运输的安全性具有非常重要的意义。
钢轨便携式检测仪自主化超声系统在硬件设计、软件信息处理、伤损识别、辅助设计等多个层面都可以被应用。
随着技术水平的提升，相关检测设备也在不断增多，提升了自主化超声系统在钢轨便携式检测仪中的应用效果，对其拓展使用频率，保证铁路运行的稳定性和安稳性等发挥了非常重要的作用。
基于此，本篇文章对铁路钢轨焊缝超声波探伤技术及便携式检测仪器进行研究，以供参考。
关键词：铁路钢轨焊缝；超声波；探伤技术；便携式检测仪器引言在铁路运营中，钢轨起着支撑列车的作用。
在列车运行过程中，钢轨不断受到摩擦、挤压、弯曲和冲击作用，再加上钢轨内部隐藏的核伤，会导致钢轨突然断裂，可能造成脱轨、倾覆等重大事故的产生。
因此，铁路系统要求定期对在役钢轨进行检测，以降低事故发生几率。
本文针对在役钢轨可能出现的断轨、裂缝、核伤等情况，利用超声波技术设计一款钢轨无损检测系统。
超声波试验是通过电脉冲激发换能器的超声波测压器，使其发出超声波。
定向发射的超声波束会传播到要测量的零件中，并在遇到缺陷时进行反射、传递和衰减。
利用超声波反射和传输特性，通过接收回波信号对损伤进行评估。
1探伤原理探伤是一种非破坏性检测方法，能够在不损伤被测件的前提下掌握其内部质量情况。
在探伤技术体系中，超声波检测技术已取得广泛应用，其依托于超声波的传播原理，在传播途径中遇界面时将发生反射，并由指定装置接收反射波，从而以此来揭露被测件的内部缺陷。
当前，超声波探伤原理包含如下三类：（1）脉冲反射检测原理。
超声波向被测件发射超声波，在传播途中若遇两种介质不同的交界面，则会出现反射现象；由于其仅需配置一个探头即可，因此可实现同步接收。
（2）脉冲投射检测原理。
在被测件的两侧分别设置发射探头和接收探头，通过脉冲波穿透被测件而实现检测。
（3）共振法检测原理。
被测件的厚度为关键参数，在该值达到超声波半波长的整数倍时，便会发生共振；在此基础上，可通过确定相邻共振差而得到工件厚度；同时能根据厚度来判断工件内部质量是否存在缺陷。
钢轨无损检测中的超声导波技术分析摘要：无损检测(NDT)是一系列用于检测材料、结构以及部件中缺陷和不连续性的物理方法。
常规无损检测包括射线检测(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)和涡流检测(ET)等五种检测方法。
相对来说，超声导波是一种新型的检测技术，广泛应用于检测金属管道的腐蚀情况。
关键词：钢轨；无损检测；超声导波技术引言在轨道交通大力发展的环境下，越来越多铁路轨道安全及运营维护问题也随之而来。
伴随着轨道交通的大范围服役，轨道病害问题不断出现。
尽管目前我国无砟轨道系统整体服役良好，但在列车循环往复动力及复杂环境条件的共同作用下，轨道结构在服役过程中也涌现出不同类型的病害，如若不及时发现处理，严重时会对轨道结构的安全服役造成极大隐患。
因此，研究提出针对轨道病害的识别与评价方法具有重要意义。
1超声导波技术检测时，首先向激励线圈通入大电流脉冲，产生交变磁场；激励线圈附近的铁磁性材料由于磁致伸缩效应受到交变应力作用，从而激励出超声脉冲。
当管道中存在缺陷时，会引起检测线圈的磁通量发生变化，检测线圈将磁通量变化转换为电压信号；通过测量检测线圈的感应电动势就可以测量反射回来的超声导波信号的时间和幅度，从而获取缺陷的位置和大小等信息。
2钢轨表面伤损的物理检测方法主要有涡流、漏磁、超声波、激光扫描、声发射等方法，此类伤损检测方法存在效率低、检测速度慢、分类精度低、成本高、受人为因素影响大等问题，不利于对钢轨表面伤损进行快速、准确的检测。
而基于深度学习的目标检测算法则具有检测精度高、速度快且智能化的特点，主要分为基于无区域提名和基于区域提名的两类目标检测算法。
其中，基于无区域提名目标检测算法主要以YOLO系列单击多盒检测器为主，该类算法将生成候选框和分类回归合并成一个网络中，降低了网络计算的复杂度，提高了目标检测速度，基于区域提名的目标检测算法对多目标检测或小目标检测的精确度较高，检测效果较为理想。
基于深度学习的钢轨伤损超声检测与分类随着铁路运营里程、速度、密度的不断增加，为保障铁路交通运输的安全性，对钢轨的检测要求也进一步提高。钢轨作为铁路运输系统的重要组成部件，在长期循环列车荷载作用及外部环境影响下，易产生轨头核伤、轨腰斜裂缝等内部组织损伤从而引起钢轨疲劳甚至断轨，导致列车脱轨等重大安全事故。因此及时准确地检测钢轨的内部损伤并对其进行精准地识别和分类，从而实现实时、高效的维护管理，对于保障铁路安全运营以及降低事故发生风险具有重大意义。
1.体验式教育实践课程体系设计思路。体验式教育实践模式的构建，对人才培养方案中课程设置的种类、数量、比例等都有一定的要求。课程设置应该遵循理论学习与教学实践相结合的原则，理念上强调“一体化”，达到“夯实基础课程、整合专业课程、强化教育实践课程”的目标，突出课程设计的师范性、实践性。比如专业必修理论课程应适当降低难度，增设兴趣选修课程，拓宽知识领域；教育实践课程强化专业技能训练，重视实践体验，实现特长发展。一体化的教育过程中，专业素养培养与教学技能训练既相对分离又相互渗透，最终实现人才培养的要求。
在钢轨内部伤损检测方面，传统的人工物探方法效率低、对检测人员要求高，正逐渐被其它检测方法所取代。近年来，多种无损检测方法逐步应用于钢轨内部伤损检测并取得了一定的效果。目前国内外常见的钢轨无损探伤技术主要包括超声波、射线、渗透、涡流等[1]，其中超声波探伤法[2]被普遍应用于我国多条复杂铁路线路的日常巡检，得益于其优异的指向性、传播性和在界面上的反射、折射特性，能够在不破坏被检设施的前提下对钢轨内部进行探查，具备穿透能力强、操作安全、设备轻便、测量精度高、灵敏度高等优点，从而实现了钢轨内部伤损信息的高效和实时获取。
在基于超声检测的钢轨伤损数据的识别和分类方面，国内外科学家展开了大量的研究。Sun等[3]基于超声波传感器，建立了用于钢轨无损检测的实时光声成像系统。通过光声信号重建图像，可以有效地识别钢轨外观缺陷，伤损延伸趋势、深度等信息。Di等[4]和Rizzo等[5]使用传统电超声波，通过无监督学习算法对钢轨进行高速伤损识别检测。李骏[6]使用阵列探头对钢轨发射线性调频超声波进行内部缺陷检测，使用小波阈值去噪法对获取的信号去噪，在时域频域进行特征提取，使用支持向量机对超声波缺陷检测信号进行识别。Vipparthy等[7]通过布置覆盖轨头的脉冲回波探头的方法来测定轨道表面特征。且为了确定超声波信号的正确可靠性，开发了一种信号处理方法。实验证明该方法适用于缺陷检测。Zhao等[8]使用混合激光EMAT技术发射超声波对轨道的表面和内部缺陷进行了系统检查，并引入了基于小波阈值法(WSTM)的噪声抑制技术，以提高测试精度和信噪比(SNR)，实验验证了轨道表面裂纹、表面垂直孔、螺栓孔裂纹和腹板孔等情况的预测结果的准确性。
钢轨现场焊接轨腰部位超声检测工艺钢轨是铁路运输中的重要组成部分，承载着列车的重量和运行压力。
为了确保钢轨连接的牢固性和稳定性，常常需要进行现场焊接。
轨腰部位是钢轨的重要部分，因此在焊接过程中对其进行超声检测是必不可少的。
本文将介绍钢轨现场焊接轨腰部位超声检测的工艺和方法。
一、超声检测原理超声检测是利用超声波在材料中传播的特性来检测和评估材料内部缺陷的一种无损检测方法。
在钢轨现场焊接中，超声检测主要用于检测轨腰部位是否存在焊接缺陷，如夹渣、气孔、裂纹等。
超声波在钢轨中传播时，当遇到缺陷时会发生反射或散射，通过检测和分析反射信号的强度和时间来判断是否存在缺陷。
二、超声检测工艺1. 准备工作：在进行超声检测之前，需对检测设备进行校准和调试，确保其准确性和稳定性。
同时，需要对被检测的轨腰部位进行清理，确保无杂质和污物的干净表面。
2. 检测方法：超声检测可以采用手持式探头或固定式探头进行。
手持式探头适用于对小范围的钢轨进行检测，而固定式探头适用于对大范围的钢轨进行连续检测。
检测时，将超声探头贴紧轨腰部位，通过超声波的发射和接收来获取检测信号。
3. 数据处理：通过超声检测设备获取到的信号，可以进行数据处理和分析。
常用的方法包括幅值分析、时间域分析和频谱分析等。
这些分析方法可以帮助确定缺陷的类型、位置和大小，为后续的维修和处理提供依据。
三、注意事项1. 环境条件：超声检测对环境条件有一定的要求，如温度、湿度和噪声等。
在进行超声检测时，应选择适宜的环境条件，以确保检测结果的准确性。
2. 检测人员：超声检测需要经过专门的培训和资质认证才能进行，检测人员应具备相关的知识和技能。
同时，检测人员应具备严谨的工作态度和责任心，确保检测结果的可靠性和准确性。
3. 检测频率：超声检测的频率选择对于检测结果的准确性和灵敏度有一定影响。
一般情况下，低频超声波适用于检测大型钢轨，而高频超声波适用于检测小范围的缺陷。
四、总结钢轨现场焊接轨腰部位的超声检测是确保钢轨连接质量的重要步骤。
基于超声导波的道岔尖轨伤损监测试验研究付连著;伍建军;郎向伟;唐志峰【摘要】针对在工作状态下道岔尖轨伤损难以监测的问题,建立尖轨的简化模型并求解其频散方程,对道岔尖轨中存在的导波的多模态和频散等传播特性进行了研究,提出了基于超声导波的道岔尖轨伤损监测方法,并在理论分析和有限元仿真的基础上使用超声导波监测仪对尖轨进行模拟缺陷监测试验.结果表明:采用60 kHz的超声导波能够有效监测到道岔中截面损失在3.40％以上的缺陷,采用超声导波监测道岔尖轨伤损具有可行性.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2018(058)005【总页数】5页(P124-128)【关键词】线路工程;超声导波;试验研究;道岔尖轨;伤损监测;频散【作者】付连著;伍建军;郎向伟;唐志峰【作者单位】中国铁道科学研究院深圳研究设计院,广东深圳518055;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州 310027;中国铁道科学研究院深圳研究设计院,广东深圳518055;浙江大学数字技术与仪器研究所,浙江杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】U213.4+3;U213.6+3道岔尖轨在服役过程中，由于受到材料特性、环境温度及轮轨之间复杂应力的影响，容易出现压溃、侧磨、波磨、剥离、裂纹等不同程度的伤损。
在轮轨间相互作用引起的纵向及侧向动载荷的作用下，伤损扩展更加迅速，可能在没有征兆的情况下突然造成失效，情况严重时会造成尖轨损坏甚至断裂，产生列车脱轨等事故，造成人员伤亡和巨大的经济损失。
由此可见，对于尖轨伤损的无损检测和监测至关重要。
现有的尖轨伤损离线检测方法包括使用轨距尺、直尺等基本测量工具进行人工检测和使用仪器进行检测。
仪器检测包括超声检测[1-2]、漏磁检测[3-4]、涡流检测[5-6]、机器视觉检测[7]、射线检测[8]等。
上述技术经过多年发展已经形成了比较完整的检测体系，并开发了一系列比较成熟的检测系统。
这些轨道无损检测系统的特点是逐点扫描，可在天窗时间段进行伤损检测，但无法在铁路运行过程中进行实时监测。
地铁钢轨焊点伤损超声波探伤方法的研究摘要：城市轨道交通中钢轨焊点的质量，对整个线路的质量以及行车安全有着直接的影响。
随着我国城市的快速发展，出行需求增加，地铁现已成为了人民群众日常出行广泛选择的交通工具之一。
地铁为轨道交通工具，钢轨的焊接质量和焊接水平能够直接影响地铁的正常运转。
因此本文针对地铁钢轨焊点伤损超声波探伤方法进行深入的研究与分析，应用该方法能够针对钢轨焊点多种类型伤损问题进行及时的定位与判断，消除线路存在的安全隐患，保证线路始终处于良好状态。
因此，对地铁钢轨焊点伤损超声波探伤方法的研究，将助力地铁钢轨焊点伤损情况的判别与检测能力提升。
关键词：地铁；钢轨；焊点伤损；超声波探伤方法引言：超声波探伤技术主要应用超声波作为媒介，让其深入金属材质内部，进而对金属材件内部存在的各类裂纹、砂眼、气孔等多种类型的问题和伤损情况进行精准有效的判断与定位。
应用超声波探伤方法进行钢轨焊点的伤损探测和伤损类型精准识别，对于我国地铁钢轨的焊接技术水平提升以及地铁工程项目建设发展而言，有较强的实用意义和价值。
1 超声波探伤技术分析1.1 技术概述超声波探伤技术主要指的是应用超声波探测仪，向目标金属物的内部发射超声波，随后接收超声波，着重分析超声波在该目标金属物内部不同截面所发生的反射情况，进而有效判断目标金属内部是否出现伤损。
超声波探伤技术为无损伤的探伤技术方法之一，在实际应用过程中，相关操作人员只需要对超声波探测仪的探头进行控制，应用超声波探测仪在目标金属物表面发送超声波束，让超声波在目标金属物的内部进行反射，如果内部存在缺陷问题超声波束，一经接触则会产生不同类型的反射波，此时相关操作人员只需要观察超声波在显示器中波形的反馈情况和变化情况，就可以有效鉴别和判断目标金属内部是否存在缺陷或大小不一的问题，提高探伤技术的应用水平。
正因如此，超声波探测仪在我国工业领域中被广泛应用作为无损伤的探测仪之一，超声波探测仪应用过程中更加简便快捷，同时在对目标金属物或工件内部损伤缺陷的判断更加精准，因此在实际工程和实验室等多个领域中，超声波探伤技术被越发广泛的应用。
铁路钢轨超声波探伤方法1 范围1.1 本方法适用于铁路超声波钢轨探伤仪器（以下简称探伤仪）对38Kg/m及以上钢轨在探测区域内的缺陷，如核伤（轨头横向裂纹）、裂纹（纵向裂纹、水平裂纹、斜裂纹）以及钢轨焊接部位缺陷的超声波探伤。
1.2 本方法不适用于整体浇铸锰钢叉心、钢轨重叠缺陷、严重磨耗使轨头踏面变形或轨面宽度不足致探头不能正常工作的钢轨以及粘接形式缺陷的探伤。
1.3 本方法中所称的伤损、缺陷泛指钢轨、辙叉、焊缝等部件的伤损、缺陷。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
TB/T 2340-2012 钢轨超声波探伤仪。
JJG（铁道）130-2003 钢轨超声波探伤仪。
3 人员及劳动组织3.1 探伤执机人员应符合TB/T 2154.3规定，还须执有铁道部门无损检测考核委员会颁发且有效的Ⅰ级及以上资格证书。
3.2 探伤人员应了解本单位管辖范围内各种钢轨类型几何尺寸、伤损钢轨标准、伤损钢轨分类及其缺陷分布规律等基础知识。
3.3 人员分工：钢轨探伤过程中须明确以下工作内容的责任人：施工负责、探伤执机、护机、手工检查、提水、防护、安全值日等，瞭望条件较差地段应增设防护联络员，防护人员不得兼任其他工作，手工检查工作宜由护机人员兼顾。
4 探伤设备4.1 探伤仪4.1.1 探伤仪须符合《TB/T2340-2012》规定。
4.1.2 探伤仪按规定速度检测钢轨时应无杂波，无杂乱报警声。
4.1.3 各通道时基线闸门范围应符合相对应的轨型。
4.2 探头4.2.1 探头及保护膜应符合《TB/T2340-2012》规定。
4.2.2 新购置探头需经探伤维修组检测合格后并粘贴合格证方能上道使用。
4.2.3 探伤仪应按通道序位规定配置探头，探测无缝线路时宜根据轨面状况定期使用双45゜探头做“V”型探伤。
从钢轨断裂情况谈无缝线路焊轨应注意的问题作者：徐晓亮来源：《城市建设理论研究》2013年第07期【摘要】现代铁路为完成重载、高速运输而采取的改善轨道结构的最佳措施, 当属扩大无缝线路的应用。
无缝线路以其优越的性能将逐步代替普通线路成为铁路发展的必然趋势, 但它出现的胀轨、跑道和断轨的病害也极其巨大，直接危害着公众的生命安全。
为此，本文从钢轨断裂情况浅析了无缝线路焊轨应注意的问题，研究了实际案例从而提出了解决措施。
【关键词】钢轨断裂无缝线路焊轨问题措施中图分类号：TM755文献标识码： A 文章编号：为适应我国经济的发展, 无缝线路正以很高的铺设速度在全路发展, 随着无缝线路的广泛应用, 钢轨焊接质量问题越来越显得突出，不仅给相关部门带来压力，更加危害着市民的安全。
此外，在今后的铁路(特别是高速铁路)施工中, 焊轨很可能由施工单位来承担，文章通过对正在运营无缝线路上钢轨断裂情况的分析, 提出了焊轨时应注意的问题, 这对我们克服困难有很大意义。
一、钢轨的检测方法：超声波检测。
研究结论表明，此方法不易受到钢轨及道床的电气参数影响,轨道电路可以被超声导波检测法代替，完成断轨检测功能,一般根据声波回波时间和幅值估测钢轨断裂位置和裂纹大小,从而大大降低了因断轨而发生的事故率。
轨道结构的基本组成部分是钢轨，其作用是为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面。
铁路运营线上如果出现钢轨断裂就有可能造成列车出轨、倾覆等重大行车安全事故。
因此,及时检测并发现钢轨中存在的裂纹或断裂对确保铁路运输的安全和畅通有很大意义。
随着相关技术的发展和成熟，目前我国在此方面的技术主要采用钢轨探小伤车定期在轨道上检查、人工巡轨以及使用轨道电路进行断轨检测。
但其中仍存在不足：钢轨探伤小车检测速度慢,占用轨道天窗时间长,且易受工务人员个人经验和责任感影响；而轨道电路受道床参数情况影响较大,在道床阻抗小或长期积水的隧道区段通常采用新式闭塞设备而不安装轨道电路。
钢轨及焊缝超声波探伤技术分析发布时间：2022-10-22T10:21:56.330Z 来源：《科学与技术》2022年12期作者：侯超[导读] 断轨事故是铁路事故中最严重的事故之一侯超西安市轨道交通集团有限公司运营分公司，陕西西安710100摘要：断轨事故是铁路事故中最严重的事故之一，严重威胁到乘客生命财产安全。
近几年发生的断轨事故，多数是由于钢轨焊缝出现问题导致的，故而针对钢轨焊缝的探伤工作，成为铁路探伤人员的工作重点内容。
超声探伤技术作为无损探伤的重要组成部分，可在不损伤受检物体的基础上，对其内部缺陷进行精准的检测，且与光波、电波相比，超声波可穿过的介质更多且会于截面处反射。
关键词：钢轨焊缝；超声波探伤；技术分析引言目前，钢轨焊缝主要有接触焊、气压焊和铝热焊三种不同的焊接方式。
在焊接过程中，由于受到焊接方法工艺和材质等多种原因的影响，焊接中往往还会产生危害性问题。
在实际使用过程中，焊接中往往还会形成疲劳伤损，甚至疲劳断裂。
钢轨焊接接头的内在品质、直接关乎着运输的安全性，但钢轨焊接接头与其他焊接接头相比，因为受钢轨材料、焊接工序、焊接技术等的影响，而产生焊接问题也是在所难免的。
在实际运用过程中，这种问题如果不被有效检出发展下去，很有可能出现铁轨破坏，甚至交通运输中断的重大事件。
因此，超声波探伤能有效实现对钢轨的无声探伤，从而保障了铁路的运输安全。
一、超声波探伤技术概述（一）超声波探伤技术原理超声波检测技术具有装置简便、敏感度高、测量速度快，以及穿透力强等优点。
超声波探伤所使用的机理大致包括了透射与反射两类，在实际操作中，探伤员通过超声波探测器把超声波传播到被测物中，而超声波在物质中的传递过程中，如果出现了缺口或边缘就会引起反射，探伤人员依据对回收的超声波波形分析，就可以准确判断受测物体的内部情况。
（二）超声波探伤技术分类超声波探伤技术包括多种方法，如穿透法、接触法、脉冲反射法等，属于不同的分类，其主要以下几点进行分类。
无损检测探伤方法及其在钢轨探伤中的应用研究艾鹏成摘要：现阶段，我国的工业技术取得了突破性的成就，钢结构大量应用在我国的工业中，我国的钢结构焊接技术虽然应用广泛，但是在焊接过程中仍然存在很多的问题，需要进一步解决。
超声波探伤技术作为检测钢结构焊接质量的重要手段，人们应该给予充分的重视。
本文作者结合自己的工作经验并加以反思，对超声波探伤技术在钢结构无损探伤中的应用进行了深入的探讨，具有重要的现实意义。
关键词：超声波探伤；焊接应用超声波探伤的基本原理是利用反射原理来对零部件中出现的缺陷进行相关的检测一种高效实用的探伤零部件的方法。
当超声波束透入金属材料后，在一截面进入另一截面时遇到缺陷、零件底面便会发生反射波，并且反射波能够通过荧光屏上的脉冲波形显示出来，工作人员通过查看荧光屏上形成脉冲波形，判断缺陷位置和大小，形成工件的评定，包括几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征等方面，最后对工件的应用性能做出综合性和应用性的评价。
超声波检测方法很多，按技术特点可分为A型脉冲反射法、衍射时差法（TOFD）、超声导波法和相控阵超声检测法（PAUT）等。
其中A型脉冲反射法按波形可分为纵波法、横波法、表面波法、爬波法等。
1常用的无损检测的主要方法（1）射线探伤。
射线探伤主要用于检查焊接中焊缝的内部损伤，主要通过借助X射线的照射，将焊接接头不用照射在相应的相片中或者是荧光屏幕中，以此来评定焊接质量的等级，等级分类主要判断依据是底片中缺陷的形状大小和数量。
通过焊接等级对机械焊接的成品进行相应的质量验收，目前这一检测技术主要应用于锅炉和大型船焊接的无损伤检测。
（2）超声波探伤。
超声波探伤技术顾名思义就是利用超声波对材料内部的缺陷进行探测的一种无损伤检测，所以称之为超声波探伤。
这一技术所使用的超声波的频率一般在0.5MHz~10MHz左右，是一种机械振动。
（3）磁粉探伤。
磁粉探伤主要是利用强磁场，在强磁场中，铁磁性的材料表层的缺陷能够产生漏磁场从而吸收一些铁粉，利用这一现象进行无损检验。
