鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹

鋼軌超聲波探傷技術及設備情況介紹鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!鋼軌傷損產(chǎn)生原因及探傷的必要性在鐵路運輸系統(tǒng)中，鋼軌起著支撐列車的作用。列車在加速和制動過程中以及通過鋼軌接縫、彎道、和道岔時，對鋼軌造成摩擦、擠壓、彎曲和沖擊作用。在這些應力反復作用下，連同氣候因素如溫度變化，雨雪冰霜以及消除它們所需的鹽、砂和除冰劑等，鋼軌極易產(chǎn)生疲勞裂紋和腐蝕。裂紋和腐蝕一旦產(chǎn)生就可能快速擴展，從而造成鋼軌折斷等重大惡性事故。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!原因及探傷必要性（續(xù)）由干鋼軌在使用過程中會因應力的作用而產(chǎn)生各種疲勞缺陷，這些疲勞缺陷如不及時檢出，會造成鋼軌折斷以致引起列車顛覆、中斷交通等惡性事故，因而各國對鋼軌探傷都十分重視，不惜投入大量人力、物力，對在役鋼軌進行定期檢驗，以便及早發(fā)現(xiàn)疲勞傷損，防止斷軌，確保安全。鋼軌傷損是軌道交通中一個比較突出的問題,它與行車安全、運輸成本、鋼材選用和設計制造都有著密切的關系。鋼軌傷損根據(jù)傷損程度可分為輕傷、輕傷在發(fā)展、重傷和斷軌。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!原因及探傷必要性（續(xù)）我國鐵路正在向高速、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繁重的運輸任務過程中，不可避免要產(chǎn)生各種損傷。因此，進行鋼軌內(nèi)部的探傷對于保證鐵路的正常運行具有舉足輕重的作用。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!鋼軌探傷特點鋼軌超聲波探傷與其他一般工件探傷不同，具有自己的特點：鋼軌不像其他一般工件那樣可以移動，因此必須移動探傷設備進行探傷；鋼軌探傷不能像其他探傷那樣可以選擇探測面，一般只能從鋼軌踏面進行探傷；鋼軌形狀比較復雜，具有軌頭、軌腰、軌底，單探頭不能覆蓋鋼軌整個橫斷面，因此需要不同角度的探頭同時探測鋼軌的不同部位。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!國外鋼軌探傷情況（續(xù)）國外鋼軌探傷主要使用大型探傷車，小型設備一般只用來復查大型探傷車的檢驗結(jié)果。目前探傷車的探傷速度大多在20~50km/h左右，較高一些的可達40~80km/h。探傷車的工作方式多為停頓式，即探傷時線路是封閉的。發(fā)現(xiàn)傷損馬上停下來手工復查，一旦確認立即換軌，這一點我國目前還很難做到。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!國內(nèi)鋼軌探傷情況（續(xù)）我國鋼軌探傷的基本特點是任務重、要求嚴和條件差，這與我國有縫線路多，鋼軌質(zhì)量差，車流密度大，鋼軌損傷快直接有關，長期以來，鐵路運輸安全基本上是用提高探傷靈敏度和增加探傷次數(shù)的方法來實現(xiàn)的。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!探傷工作中存在的問題（續(xù)）在探傷工作中，還存在個別這樣的情況：探傷班組不按規(guī)定的周期檢查鋼軌，在探傷工作中走近路造成個別區(qū)段的鋼軌沒有得到檢查，或者以超過允許的速度進行探傷，都會造成鋼軌傷損的漏檢，給行車安全帶來隱患。使用模擬式探傷儀進行探傷作業(yè)時,操作人員需要根據(jù)儀器上的超聲波回波信號進行判斷和手工記錄,檢測的準確性和可靠性受人為因素影響很大。另外,由于鋼軌探傷是在野外作業(yè),流動性強,管理部門對探傷作業(yè)的質(zhì)量缺乏科學有效的監(jiān)控手段。因此，探傷儀具備超聲波探傷信息的自動記錄和處理功能是十分必要的。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!小型探傷儀的主要要求（續(xù)）儀器的工作狀態(tài)自動調(diào)整，包括自動識別軌型，自動配置報警閘門，提高探傷效率；探傷數(shù)據(jù)全程存儲，探傷儀至少能存儲１００公里線路的探傷數(shù)據(jù)。存儲的數(shù)據(jù)包括當前位置的傷損報警、傷損圖形、位置、時間、速度、儀器的工作參數(shù)等；能夠事后回放探傷數(shù)據(jù)，重現(xiàn)探傷過程，實現(xiàn)傷損的事后分析和對探傷過程的監(jiān)控管理；具有PWMIS接口，能自動生成滿足PWMIS探傷管理系統(tǒng)的傷損數(shù)據(jù)，以便鋼軌的傷損管理，減少人員的繁雜錄入操作。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!超聲波探傷儀—半數(shù)字探傷儀為克服模擬探傷儀參數(shù)調(diào)整繁瑣的缺點，數(shù)字技術部分應用于超聲波探傷設備中。近幾年，市場上推出了一批帶有微處理器的鋼軌超聲波探傷儀，這類探傷儀在原有探傷儀基礎上使用微處理器技術，具有儀器工作參數(shù)（衰減器、報警閘門）的存儲記憶能力，提高了儀器的可用性能。但超聲波探傷中要處理的核心信號－超聲波回波信號并沒有數(shù)字化，而是同模擬探傷儀一樣進行模擬信號處理，因此無法實現(xiàn)探傷數(shù)據(jù)的計算機實時處理、自動判傷、數(shù)據(jù)存儲等復雜功能。所以，此類探傷儀是一種以模擬信號處理為主，輔以數(shù)字處理的探傷儀，不是嚴格意義上的數(shù)字探傷儀，可稱之為“半數(shù)字式”。半數(shù)字探傷儀不僅具有模擬探傷儀的優(yōu)點，還有簡便了操作。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!超聲波探傷儀—數(shù)字探傷儀（續(xù)）B掃描顯示（B超）因為顯示傷損的圖形，具有顯示直觀、易于判別、傷損圖形在屏幕上顯示停留時間長的優(yōu)點，因而在傷損判別上比A掃描更有優(yōu)勢，可以提高傷損的識別率，防止漏傷，減輕探傷工的勞動強度。大型探傷車就是以B掃描圖形進行傷損判別，而A掃描顯示主要用于探傷通道參數(shù)的調(diào)整。事實上，在引入微處理器后，數(shù)字探傷儀完全可以實現(xiàn)大型探傷車的探傷數(shù)據(jù)處理功能。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!超聲波探傷儀—數(shù)字探傷儀（續(xù)）目前，市場上有一部分數(shù)字探傷儀由于設計方面的原因，雖然采取超聲波回波信號數(shù)字化，但僅用數(shù)字的方式實現(xiàn)模擬或半數(shù)字探傷儀的功能，既沒有Ｂ掃描顯示，也沒有智能識別。這類探傷儀沒有發(fā)揮出微處理器數(shù)字處理技術的優(yōu)勢，達到數(shù)字探傷儀應有的功能。還有些探傷儀只能孤立顯示各探傷通道的B掃描圖形，無法拼接成一幅完整的B顯圖形，這些孤立的圖形非常散亂，不便于傷損的判別。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!超聲波探傷儀—數(shù)字探傷儀（續(xù)）CRT顯示數(shù)字探傷儀采用CRT顯示器，與LCD或EL平板顯示數(shù)字探傷儀相比具有如下優(yōu)點：CRT顯示刷新頻率400Hz左右，LCD或EL的刷新頻率一般在50~60Hz，因此，CRT顯示的波形穩(wěn)定、不失真、不抖動和跳躍，更符合探傷工的習慣。CRT經(jīng)過長期的野外運行驗證，能在惡劣的環(huán)境（強磁場、電場、高溫、嚴寒等）下可靠地工作。CRT顯示具有較低的功耗，用同樣容量的電池供電，CRT顯示數(shù)字探傷儀支持更長時間的野外探傷作業(yè)。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!SZT-8智能數(shù)字探傷儀--系統(tǒng)結(jié)構（續(xù)）大規(guī)模數(shù)字信號處理電路配合嵌入式工業(yè)微處理器，實現(xiàn)鋼軌探傷超聲回波信號的數(shù)字化、信號采集、探傷儀的界面顯示、數(shù)據(jù)存儲和操作控制。嵌入式微處理器根據(jù)傷損識別模型對超聲回波數(shù)字信號進行分析處理，識別出鋼軌的傷損及其傷損類型并報警提示，同時，微處理器將數(shù)字化的超聲回波信號處理成B掃描圖形，顯示在顯示屏上供探傷人員實時監(jiān)視分析，存儲在非易失存儲器中供事后分析和傷損管理。探傷數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)作為智能探傷儀與PWMIS探傷管理系統(tǒng)的橋梁和接口，將探傷儀存儲的探傷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為PWMIS探傷管理系統(tǒng)可接受的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)傷損管理自動化。同時，探傷數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)回放探傷儀存儲的探傷數(shù)據(jù)，重現(xiàn)探傷過程，產(chǎn)生統(tǒng)計報表，實現(xiàn)傷損的分析和探傷過程的監(jiān)控管理。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!B掃描顯示B掃描顯示鋼軌截面圖形，如果有缺陷，缺陷的圖形也顯示出來，直觀方便，便于識別和確認傷損。A超與B超兩者結(jié)合，既可從圖形界面直觀觀察是螺孔、端面、還是傷損，又可以從波形界面判斷傷損大小，位置等信息。B超顯示的鋼軌截面圖隨探傷車的移動在屏幕上滾動，好似播放鋼軌截面的影片。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!B掃描的優(yōu)點直觀，易于判別，傷損的形狀、大小、位置通過圖形直觀地顯示出來。損傷圖形屏幕上停留的時間長，便于傷損的捕捉。無論傷損的大小，鋼軌任意一點的截面圖形從屏幕左邊出現(xiàn)滾動到屏幕右邊消失，探傷儀要推行一米左右的距離。而在A掃描下，一個螺孔大小的傷損從出波到波消失，探傷儀推過的距離在30mm~50mm左右，如探傷儀推行速度為2公里/小時，則傷損出波到波消失的時間約為90ms(毫秒)，十分之一秒不到。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!數(shù)據(jù)回放及分析管理探傷數(shù)據(jù)既能在儀器上回放，又可以在PC機上回放，重現(xiàn)探傷過程。探傷數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)回放顯示的信息包括B掃描圖形、探傷時間、里程位置、探傷行進速度、報警信息、傷損及傷損類型、儀器的工作參數(shù)、線路信息、探傷班組信息等。主要作用如下：傷損分析：根據(jù)B掃描圖形，分析傷損的大小、位置、類型，重新標記傷損探傷過程監(jiān)控：探傷線路、時間、里程、速度、儀器的工作參數(shù)傷損管理：生成PWMIS系統(tǒng)可接受的傷損數(shù)據(jù)文件為事后發(fā)現(xiàn)問題提供參考分析依據(jù)數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)提供X1、X2、X4、X8、X16倍回放檢索速度，提供直接傷損定位查看、遇傷暫停或遇報警暫停等分析搜索手段。通過設置不同通道的顯示顏色，選擇需要顯示的探傷通道，可以分析傷損的B掃描圖形的細節(jié)。

鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!傷損定位查看啟動探傷數(shù)據(jù)回放后轉(zhuǎn)到傷損統(tǒng)計表頁面，雙擊傷損表格中需要查看的欄目，將定位顯示該傷損的B掃描圖形，以便對指定傷損進行分析查看：鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!數(shù)據(jù)分析管理：遇報警暫停、遇傷損暫停

回放過程中遇到報警或傷損將暫停數(shù)據(jù)回放，以便分析處理。其中，黃色箭頭所指上方發(fā)生了探傷報警，紅色實體箭頭所指上方標記有傷損：鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!實例：GTS-60加長試塊探傷（續(xù)）螺孔的37度上裂和下裂在B掃描圖上非常明顯。70度探頭進行軌頭探傷時，在鋼軌接頭處由于軌端會產(chǎn)生超聲回波，與處在軌端的核傷回波混在一起，在探傷作業(yè)中很容易漏檢軌端附近的核傷。智能軌縫識別有效地濾除軌端超聲回波，無論在A掃描顯示還是B掃描顯示，核傷回波都會產(chǎn)生探傷報警提示，如圖所示，軌端的核傷清晰地顯示出來。由于自動傷損識別，螺孔裂紋和軌底裂紋等傷損自動標記記錄（紅色箭頭），提高了探傷效率，有效地防止傷損的漏檢。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!超聲波探傷超聲波探傷是國內(nèi)外鋼軌探傷的主要探傷方法。伴隨著對超聲波技術的研究，使得對鋼軌內(nèi)部探傷成為可能。超聲波無損探傷技術是上世紀50年代發(fā)展起來的一種探傷方法。同時，計算機技術、數(shù)字信號處理技術以及集成電路技術的迅速發(fā)展，促進了超聲波在無損探傷中的廣泛應用。鋼軌超聲波探傷設備主要有二種：大型探傷車小型探傷儀鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!國外鋼軌探傷情況國外鋼軌探傷部門與鐵路部門一般是分離的，也就是說探傷部門和鐵路部門分屬于不同的公司，鐵路部門把探傷工作以合同形式委托給探傷公司，鐵路部門只負責提供必要的探傷條件，探傷公司則要根據(jù)鐵路部門的要求定期對鋼軌進行檢驗。這種做法的優(yōu)點是責任明確，工作上避免人為干擾，鐵路部門可以不必配備大量探傷人員和設備，而探傷部門則可按照探傷工作的固有規(guī)律開展工作、履行職責。這樣打破了探傷技術和設備的部門所有，有利干發(fā)揮探傷人員的積極性，真正做到人盡其才，物盡其用，在激烈的市場競爭中迫使探傷部門不斷完善更新自己的探傷設備和提高探傷人員的素質(zhì)，有利干無損檢測技術的發(fā)展和探傷技術水平的提高。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!國內(nèi)鋼軌探傷情況由于我國運輸繁忙，車流密度大，探傷作業(yè)沒能固定時間，大型設備難以使用，因此鋼軌探傷至今仍以小車為主，這點與國外大不相同。我國的探傷小車一般具有多個通道，可以攜帶多種探頭同時工作，有聲光報警指示，可以利用列車行進的間隙上道檢查，實踐證明這是一種比較符合我國國情的高效率、低消耗的探傷設備。盡管我國近幾年進口了多臺大型鋼軌探傷車，但由于其探傷速度僅為40~80km/h，難以在正線線路上使用，因而至今仍未發(fā)揮正常作用，在今后相當長的時間內(nèi)，我國這種以小車為主的探傷格局將很難改變。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!探傷工作中存在的問題目前廣泛使用的手推式鋼軌探傷儀的探傷方法是：儀器發(fā)出報警聲音后，探傷工根據(jù)顯示的波形判別傷損。在鋼軌探傷作業(yè)中，探傷的質(zhì)量與探傷工作人員的經(jīng)驗、技術素質(zhì)和精神狀態(tài)有著密切關系，同時，也與探傷儀沿著鋼軌推行的速度有著密切的關系，在探傷儀推進速度過快的情況下，由于探傷工作人員受大腦反應速度的限制，對一些傷損波形來不及觀察和判別，造成傷損的漏檢，同時，探傷的準確性隨探傷儀的運行速度提高而降低。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!鋼軌探傷對小型探傷儀的主要要求針對目前鋼軌探傷過程中存在的問題，小型探傷儀除滿足TB/T2340-2000、JJG（鐵道）130-2003等標準和規(guī)范的技術要求外，還應具有如下技術要求：操作簡便，具有中文信息顯示，傷損報警、報警類型及儀器狀態(tài)的中文信息提示；智能實時判別傷損，提高傷損識別能力,降低人為因素的影響,不同類型的傷損具有不同的報警聲音和信息提示；具有B掃描顯示，以便直觀地識別傷損。傳統(tǒng)的A顯示與B顯示相結(jié)合，兩種顯示模式的探傷結(jié)果可相互印證；鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!超聲波探傷儀—模擬探傷儀模擬探傷儀由同步電路、發(fā)射電路、鋸齒波電路、視頻放大電路和CRT顯示器等部分構成。同步電路給出等時間間隔的固定脈沖，使儀器各部分同步工作；齒波電路驅(qū)動示波管的水平偏轉(zhuǎn)板形成時基線；視頻放大電路則放大超聲信號，加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板；兩者共同作用將超聲信號波形顯示在示波管熒光屏上。模擬式探傷儀不僅具有技術成熟、價格低、結(jié)構簡單、便于維修等優(yōu)點，由于超聲回波信號經(jīng)模擬電路處理后直接送熒光屏顯示，同一超聲回波在熒光屏上顯示高達400幅/秒左右，因此，還具有波形顯示迅速、不失真、無跳躍和抖動的優(yōu)點。由于模擬式探傷儀不具備對檢測信號記錄和信息處理的功能，現(xiàn)場檢測時需要依賴操作人員對顯示屏上的超聲波回波信號進行判斷和手工記錄，所以檢測結(jié)果受人為因素影響很大。另外，調(diào)整儀器參數(shù)，判斷儀器故障等都要依賴于操作人員的經(jīng)驗水平，故使用模擬式鋼軌探傷儀探傷，易造成傷損的誤報、漏報，探傷質(zhì)量難以進一步提高。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!超聲波探傷儀—數(shù)字探傷儀數(shù)字式鋼軌探傷儀具有的典型特征是在超聲波探傷中要處理的核心信號－超聲波回波信號數(shù)字化，并由微處理器實時處理、判別和存儲探傷數(shù)據(jù)。數(shù)字探傷儀與模擬探傷儀及半數(shù)字探傷儀相比，具有探傷數(shù)據(jù)的采集、運算和存儲功能，能實現(xiàn)探傷過程中缺陷自動判定和讀出，缺陷位置的顯示以及探傷結(jié)果存儲、回放等后續(xù)處理。因為引入了微處理器，數(shù)字探傷儀不僅可以實現(xiàn)探傷數(shù)據(jù)存儲，還可以實現(xiàn)B掃描顯示和傷損的智能識別技術。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!超聲波探傷儀—數(shù)字探傷儀（續(xù)）數(shù)字鋼軌探傷儀除了應具有上面提到的性能外，還有應具有如下性能：能在惡劣環(huán)境（強磁場、電場、高溫、嚴寒等）下可靠使用。操作方式、軟件的使用符合鐵路探傷人員的習慣。對缺陷定量精度高，定性（判斷缺陷類型）準確。鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!超聲波探傷儀—數(shù)字探傷儀（續(xù)）由于采用的顯示方式不一樣，數(shù)字探傷儀有兩類：平板顯示數(shù)字探傷儀CRT顯示數(shù)字探傷儀平板顯示數(shù)字探傷儀采用LCD或EL平板顯示器，具有如下優(yōu)點：顯示亮度高屏幕尺寸大鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!SZT-8智能數(shù)字探傷儀--系統(tǒng)結(jié)構探傷數(shù)據(jù)分析管理微處理器MCU顯示屏鍵盤存儲器報警器顯示驅(qū)動位移傳感器數(shù)字信號處理器發(fā)射通道切換探頭限幅衰減放大濾波檢波PWMIS探傷管理系統(tǒng)探傷儀鋼軌超聲波探傷技術及設備介紹共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!SZT-8智能數(shù)字探傷儀--功能特點七通道智能數(shù)字探傷儀示波管顯示器，環(huán)境適應性好。A顯波形真實穩(wěn)定，符合探傷工的習慣全通道B顯及組合通道B顯，A/B顯示可隨時切換印證自動識別軌型、軌縫，無傷軌縫不報警先進的傷損判別功能，有效地過濾不是傷損的超聲回波，真正做到有傷報警報警通道及報警類型顯示快速傷損定位，聲程、水平、垂直數(shù)據(jù)直讀九套探傷儀工作參數(shù)的設置調(diào)用、修改和保存，便于多人共用一臺儀器全程探傷數(shù)據(jù)存儲，內(nèi)置存儲器能存儲150km以上的探傷數(shù)據(jù)，外置存儲器可存儲更多的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)內(nèi)容包括探傷全程B掃描圖形、傷損報警信息、傷損類型及位置、儀器的工作狀態(tài)（探傷方式，靈敏度等）、探傷時間、速度、里程