对钢轨超声波探伤漏检原因分析

陶志刚

【摘要】在钢轨检测中运用超声波检测具有一系列明显的优势，其主要原理是利用声学原理，不会对钢轨带来实质性的损坏，而且检测结果准确度较高。本文正是基于钢轨超声波探伤技术的主要原理的基础上，针对钢轨超声波探伤漏检的主要原因，提出了有效的改进措施。

【关键词】钢轨；超声波；探伤；漏检；原理；原因；对策

一、引言

当前我国轨道交通事业发展迅速，全国各地的钢轨铺设量都在规模性增加，钢轨作为承载列车的主要载体，其品质好坏直接关系到列车的运行安全，因此，需要经常加强对钢轨性质的检测工作。而在钢轨检测中，多是采用超声波检测方法，该种方法不会对钢轨材料的完整性带来破坏，而且检测结果准确度较高，当前针对很多运营线钢轨的超声波检测方法中，均是以人工推行探伤小车沿线检测为主，采用多探头组合，实施反射和穿透两种探伤方式，对钢轨各类损伤进行检查。不过由于超声波检测仪器自身以及其他客观因素的影响，难免会出现漏检的现象，需要针对这些问题采用有效的改进措施。

二、钢轨超声波探伤技术的主要原理

当前，利用超声波探伤技术在钢轨检测中的应用越来越深入和广泛，其主要原理是利用声学原理，对物体内部所具有的声学特征和性质对超声波传播带来影响作为检测的基础所在。超声波检测技术不会对材料带来实质的破坏，可以在保证材料完整性的基础上对材料内部和表面的缺陷大小、形状和分布状况进行检测。采用超声波检测可以有效确保设备材料的可靠性，以保证其品质。目前，正是由于超声波探伤技术所具有的安全、可靠等一系列明显优势，使得其在国内外获得了非常广泛的应用。

目前使用的超声波探伤仪种类非常繁多，其中尤以脉冲反射式超声波探伤仪应用最为深入和广泛。通常情况下，对于均匀的材料中，如果存在缺陷就会造成材料的不连续性，而该种不连续性又会造成声阻抗的不一致，根据反射定律，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射，反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。而脉冲反射式超声波探伤仪便是根据该种原理所设计的，相关的设计原理图如下所示：

图1 超声波探伤基本原理

三、钢轨超声波探伤漏检的主要原因

（1）探头位置偏离

当探头位置发生偏离后，就会使声束进入到轨道内部的位置发生改变，从而偏离了原定的检查方向和区域，究其原因，就要是探头位置控制装置的不完善。当前钢轨探伤小车探头位置控制仅靠仪器走行轮缘紧贴钢轨内侧决定，在线路曲线地段遇钢轨上股侧磨或下股压宽，走行轮缘无法紧贴钢轨内测，探头随之偏离钢轨中心部位，而对于嚴重地段的检测来说，其偏移量甚至可以达到10毫米以上。因此，这种探头位置偏离再加上钢轨轨面倾斜，就很有可能会造成裂纹波无法显示从而带来的漏检现象。目前，很多工作人员都使用仪器上的横向调节杆进行修正，但是带来了大量的工作量，而且操作也十分不便，尤其不适合在检测过程中随时进行探头的调整，因此，需要在钢轨探伤中进行调整。

（2）腐蚀严重的钢轨接头

通常情况下，处于沙害地段的钢轨接头很容易出现腐蚀严重的现象，而在该部分位置很容易带来螺孔回波显示不完整或者消失的现象，从而带来钢轨检测的漏检现象。这种问题在我国西北地区的钢轨检测中比较常见，由于沙漠的作用，再加上潮湿的因素，就会造成钢轨在盐碱的化学作用下带来不同程度的锈蚀。由于螺孔和锈蚀连成一体，从而导致探伤仪检测时探头所发射的超声波被铁锈吸收或散射，从而造成螺孔回波波形显示不完整，连正常的螺孔也没有了回波，从而无法检测到螺孔裂纹。

（3）探伤仪本身的性能

由于钢轨超声波探伤仪是探伤工作的直接执行者，如果其本身存在着性能问题，也会对探伤的结果带来较大的影响。一般来说，超声波探伤仪存在的可能性能因素主要有以下几点，一是电气性能不稳定带来的漏检；二是当电路工作点在不断变换过程中或是当电能储量呈下降趋势时带来的不稳定和灵敏度降低等因素；三是当进行放大通道接收时，钢轨探伤仪容易发生阻塞作用。甚至在探伤仪瞬间灵敏度降低或者失灵的状况下，不仅对探头的损伤非常大，而且发生漏检的概率也在增加。

四、避免超声波探伤漏检的有效对策

（1）优化探头的位置控制方式

由于探头位置偏离，很容易带来漏检现象的发生，因此，需要采取有效对策进行探头位置控制的有效性优化。目前，最为有效的方法便是对探头的位置控制方式进行优化，比如，针对传统单一的轮缘控制，优化成独立的机械自动控制，从而消除由于轨头磨耗或压宽而造成探头位置偏离的现象，从而有效的防治因探头位置偏离可能带来的钢轨探伤漏检，以保证钢轨探伤检测结果的客观准确。

（2）腐蚀段钢轨的检测对策

针对沙害区域腐蚀较大的钢轨段检测时，需要采取一系列针对的措施来保证检测结果的准确性。首先，在沙害区域要加大对夹板、钢轨、螺栓的涂油力度，并且还需要采取定期的除锈措施，从而防止由于过度锈蚀而影响检测结果的准确性。同时，不能全部依靠机器进行钢轨探伤的工作，而且也要注意手工检查的重要性，在检测过程中，要随时对工况进行观察，以确保不会出现漏检

（3）探伤仪器性能的改进

通常情况下，超声波探伤仪器本身存在的因素带来的漏检现象是比较隐蔽的，难以被工作人员察觉，因此，针对该问题进行预防时，就需要从仪器本身入手。比如，可以对仪器使用的电器无件需要其具有良好的热稳定性，而且在灵敏度温度漂移时需要利用电路来进行控制，尽可能的采用微电脑自检和补偿系统来进行定时自检和对灵敏度的变化进行必要的补偿，这样可以自动的对接收通道进行控制，使探伤的灵敏度保持在一个恒定的水平上。同时针对通道阻塞作用的问题，可以采用在放大通道上不加阻塞电路的措施，以适当提升螺孔裂缝的检出率，从而有效避免在钢轨检测中发生漏检。

（4）提升工作人员的业务素质

钢轨超声波探伤是一项需要高度细心和精神集中的工作，而且经常需要工作在恶劣的室外环境中，对工作人员的精力要求也是比较高的，因此，需要采取措施保证工作人员的综合业务素质。在超声波探伤钢轨的实际应用中，工作人员的“一心多用”体现的非常明显，他们不仅一边需要推着检测车行车于钢轨上，还需要实时盯着回波显示的结果，同时还需要从其中发现和识别出问题所在，甚至还需要时刻注意探伤仪器的稳定性，而稍有分神便有可能带来误判的后果。因此，一方面需要加强对超声波探伤人员的业务培训，提升他们的业务素质；二是相关部门需要经常加强对仪器的改进工作，从而提升仪器检测的准确性、可靠性。

五、结束语

总之，超声波探伤仪对钢轨的检测依然是检测结果准确性较高的探伤技术，而在具体的实践中，需要通过系统化的流程来提高检测工作的有效性，从而降低漏检现象出现的概率。

参考文献

[1]于威. 钢轨超声波探伤信号的处理及分析[D].哈尔滨理工大学，2013.

[2]李锦，牟国义，马铁雷. 钢轨探伤漏检螺孔裂纹的原因分析和应对措施[J]. 铁道建筑，2010，11：132-134.

[3]张书增. 钢轨内的超声波传播模拟及缺陷检测方法研究[D].中南大学，2014.

[4]李东侠，张大勇. 钢轨焊缝超声波探伤方法的研究与应用[J]. 铁道标准设计，2012，12：27-30.