[发明专利]一种用于钢轨检测的便携式涡流探伤仪

说明书

技术领域

本发明属于钢轨损伤检测技术领域，尤其是涉及一种用于钢轨检测的 便携式涡流探伤仪。

背景技术

现阶段我国铁路运输占据主体地位，为满足经济发展要求，近年来铁 道部对我国铁路系统已经进行了六次大提速，大大增加了我国铁路的运输 能力，在提高运输量和效率的同时，也对列车的安全稳定运行提出了更高 的要求。而钢轨损伤是铁路安全的最大隐患，因此对其检测至关重要。

钢轨损伤是影响铁路运输安全的主要因素，目前我国对于钢轨的检测 包括定期检测和日常检测。定期检测已经具备了较为成熟的手段和措施， 如钢轨超声探伤车、转辙机远程油压监控系统等，已经能满足部分需求。 但在疲劳裂纹和焊缝质量等问题的日常检测中，我国还停留在人工目测阶 段，受巡道工经验、责任心及天气状况等因素的影响，检测质量很难达到 应有的技术要求。同时，钢轨裸露于野外，表面大都被油污、灰尘覆盖， 而今又没有相应的检测仪器，所以钢轨损伤很难被检测出来。因此，在钢 轨的日常检测中，必须采用现代检测技术，开发便携式探伤仪，以辅助人 工检查，提高工作效率，及时发现损伤，排除隐患，做到防患于未然。综 上，钢轨损伤主要包括疲劳裂纹和焊缝损伤，对钢轨的检测工作有定期检 测和日常检测两种方式。目前我国对钢轨疲劳裂纹和焊缝损伤的日常检测 还停留在人工目测结合经验判断的阶段，不能满足社会经济的发展要求， 亟待解决。

目前常用于检测钢轨损伤的无损探伤方法有磁粉法、射线法、超声法、 渗透法和涡流法。上述技术各有其优缺点：磁粉检测现场应用非常简单， 能直接检测表面损伤，但如果被检工件表面有涂层或处于潮湿环境时，其 检测可靠性将大为降低；射线法中射线辐射危害人体，检测时必须进行安 全防护，且有些工况不易实施；超声法对工件表层下损伤的检测也很有效， 但检测时需耦合剂，效率较低，对损伤的判定也有赖于技术人员的经验； 渗透法对表面开口裂纹检测灵敏度很高，但不适于有表面涂层的工件及潮 湿的环境，且对损伤的判定有赖检验人员的经验；涡流技术对表面开口裂 纹很灵敏，在表面涂层、潮湿和水底等恶劣环境下也能开展检测工作，可 检测缺陷的极限值为0.4mm，该类设备具有结构简单、灵敏度高、频率响 应特性好以及测试电路简单等优点。综上所述，涡流法对钢轨表面裂纹的 检测有其独特的优点。

对于涡流检测技术而言，其主要包括传感器(检测探头)技术、测量参 数的优化技术、缺陷信号的处理技术以及显示技术。

在国外，铁路运输大多采用无缝钢轨，适合采用超声波探伤；且由于 国外劳动力成本昂贵，巡道班组养护维修的钢轨里程多达数十公里，因而 速度较快的大型超声波检测仪器备受青睐。因此，国外钢轨检测研究多专 注于超声波探伤。目前国外的超声波探伤车体积大、重量大，但其检测速 度快，是探伤的主要工具；小型探伤设备一般只用来复查大型探伤车的检 验结果。虽然我国也引进过数台超声检测车，但从实际使用效果来看，需 要多人合作，且价格十分昂贵，因此超声探伤仪不适合国内钢轨的日常检 测。

在国内，多采用焊接有缝钢轨，我国巡道工人每人负责检测的钢轨长 度约为1.5公里，与国外相比检测速度无需太快，但检测精度与检测频率 的要求比国外要高。而涡流检测法对有缝钢轨的检测灵敏度高于超声检测 法，由此可见涡流技术更适合中国现状。目前，国内在钢轨的日常检测中 还没有一种专门针对巡道工人使用的精确、方便又经济的探伤设备。因此 巡道工人大多是目测同时结合个人经验来进行检测判断，这无疑增加了安 全风险。

另外，传感器是整个探伤仪器的核心部件，传感器的性能对探伤仪器 测量电路的设计以及测试的精度和可靠性有着重要的影响。为了满足不同 工件形状和大小的检测要求，按检测时测量线圈和试样的相互位置关系， 传感器的测量线圈可分为三大类：a)穿过式传感器。此传感器将工件插 入并通过线圈内部进行检测。可用于检测管材、棒材、线材等可以从线圈 内部通过的试件。b)内通过式传感器。由环形线圈组成，用于检测管子 或圆孔内部。c)放置式传感器。放置式线圈，是一种使用最为广泛的涡 流传感器。它适用于各种板材、带材、棒材的表面检测，还能对形状复杂 的工件的某一区域进行局部检测。因而，对于钢轨探伤仪器而言，传感器 的设计非常重要。