无损检测技术为铁路运输保驾护航

作为最古老的现代运输方式之一，铁路的历史可以追溯到几近500年前。随着路网基础设施的扩张和老化，铁路需要以稳定的手段确保设施完好性和运行安全。

为了确保铁路本身以及铁路车辆各种部件的质量，各种类型的无损探伤（NDT）技术均有采用。这些方法包括用声音共振原理探测车轮开裂的“列车检修工”，以及用于对蒸汽机车销轴进行疲劳裂纹检测的“油和白垩法”。目前，超声波探伤（UT）是铁路行业首选的NDT检测方法。

超声波探伤利用高频定向声波测量材料厚度、查找隐藏的缺陷、或分析材料的特性。超声波探伤需要使用 换能器 发射和/或接收进入金属内部的超声波信号，并需要 探伤仪 对探测结果进行处理。尽管超声波探伤应用广泛，但对于铁路检测而言尤其重要。

铁轨检测

随着时间的推移，铁轨可能会产生因制造缺陷或长期使用导致的间断缺陷。如果这些间断缺陷未被发现则可能会造成灾难性后果，因而必须通过定期维护或安全方案进行监控。如今，铁轨检测主要通过由一辆检测缺陷的先导测试车和紧随其后的验证追随车组成的“追车检测法”进行的。当先导测试车发现可能存在缺陷时，将位置传送给追随车。追随车的操作员负责检验是否存在缺陷，并向路网报告已经确认的缺陷，以便采取补救措施。

另一种常见的铁轨检测方法是“便携式检测法”，这种方法由操作员在一根铁轨或同时在两根铁轨上（以步行速度）推动移动式检测设备，同时在监视器上目测分析检测数据。追车法和便携式检测法均使用直射波束和角度波束换能器探测铁轨上可能存在的瑕疵或间断缺陷。

检测缺陷

铁轨因使用所致的常见缺陷包括轨头与轨腰分离、轨头平裂、轨头微细波纹、钢轨横向断裂、机车烧灼、钢轨表面剥落、以及螺栓孔开裂等。轨头与轨腰分离以及轨头平裂可以用配有2.25 MHz / 0.50英寸直射波束换能器（如A106S）超声波探伤仪在铁轨中心线上轻松定位和检测。通过观察返回信号，用代表超声波探伤信号从铁轨底座反射回来的回波损失确认是否存在轨头与轨腰分离。

螺栓孔和横向断裂缺陷通常使用2.25 MHz / 0.50英寸角度波束换能器（如配合ABSA-5T-X使用的A540S）进行检测。螺栓孔开裂易于在45度角方向上蔓延，使用45度角波束换能器检测时特别容易被发现。但探测横向断裂和轨头微细波纹需要使用具有更大折射角的角度波束换能器（通常为60到80度角）。对于与最繁忙交通流相同的水平方向呈向下角度的间断缺陷，可探测性获得提升。

以透射方式工作的侧倾角波束换能器对于确定轨头微细波纹位置特别有效。换能器通常为60度角波束型，并配有与铁轨轨距一侧呈倾斜30度角的发射换能器和位于靠近铁轨规矩一侧的接收换能器。采用这种配置方式，到达接收换能器的信号就可以显示铁轨是否存在间断缺陷。中断的信号代表存在间断缺陷。为了获得最大限度的探测可靠性，必须在两个方向上均进行角度波束扫描。

结论

超声波探伤是铁轨以及其他诸多铁路车辆组件快速可靠的检测手段。该项技术有助于确保铁路系统的正常安全运行。