[发明专利]金属磁记忆钢轨焊缝检测装置

说明书

技术领域

    本发明属于无缝钢轨探伤车技术领域，尤其涉及一种利用金属磁记忆来对钢轨焊缝的探伤的装置。

背景技术

自改革开放以来，随着中国经济的高速增长，全国各地的经济联系越来越紧密，各地间的经济来往也越来越频繁，这对我国的交通运输业提出了越来越高的要求。在交通运输行业中，从单位运量的能源消耗、对环境资源的占有、对环境质量的保护、对自然环境的适应及运营安全等方面考虑，轨道交通运输具有明显的优势。为了适应我国经济发展的要求，目前，我国轨道交通正处于一个欣欣向荣、突飞猛进的时期。而我国铁路无缝线路铺设的长钢轨，主要是采用接触焊、气压焊和铝热焊等三种不同的形式焊接而成。然而近年来，在铁路发生的断轨事故中，有近2/3的断轨事故是发生在焊缝及热影响区部位，钢轨焊缝探伤已经引起探伤人员足够的重视。由于钢轨的化学成分不同以及焊接规范等原因，钢轨焊缝探伤远比普通钢轨探伤困难，一是所用设备和方法都有实质上的差别，而且焊缝探伤分布在整个断面上；二是焊缝的缺陷情况十分复杂,有光斑、灰斑、过烧、夹渣、气孔、疏松等，他们有的是体积状的，有的是面积状的，有些是在焊接过程中形成的，有些则是在使用中产生的，缺陷形状各异，极难分辨检测。在铁路的长期运行过程中，这些缺陷逐渐扩大，其结果必然会导致钢轨使用寿命缩短，降低安全可靠性，最后导致断裂事故发生。因此，如何及早发现钢轨焊缝伤损并采取适合的探伤方法，已成为维修养护单位的重要任务和研究课题。

现有的焊缝探伤方法主要是超声波探伤。超声波探伤法具体有分单探头反射法、串列式探伤法、阵列式探伤法、K式探伤法等。但实际上超声波探伤在焊缝探伤的应用中也存在着不利的一面，如由于焊缝表面有咬边、较大的隆起、凹陷以及结构形式特别而产生的一些伪缺陷波（假讯号），不仅影响超声波探伤的实施，而且对超声波探伤结果的判断有直接的影响，很可能造成误判和错判。并且超声波探伤时, 由于焊缝表面反射波的干扰及超声波探伤局限性的限制，表面和近表面缺陷往往容易漏检。比如焊缝表面有余高，它的形状、高度和宽度，焊接接头错边及焊缝表面外接结构等等，都可能使超声波探伤的应用受到限制或直接导致探伤结果判断错误。

因此本发明采用一种新的金属无损检测技术——金属磁记忆检测，该方法无需对被测对象表面进行专门处理，无需专门的磁化装置。

20世纪90年代，俄罗斯Doubov教授率先提出金属磁记忆理论。金属磁记忆检测技术利用处于地球磁场中的铁磁性金属的磁性能在应力和变形集中区内产生不可逆变化，在金属与空气边界出现磁导率跃变，其表面产生漏磁场便可无损、快速、便捷、准确地确定铁磁性金属结构上的应力集中和变形区，从而进行强度和寿命的诊断。因此，与传统的无损检测方法相比，金属磁记忆检测技术不仅能够检测出铁磁材料的塑形变形及宏观裂纹，更能有效检测铁磁材料早期应力集中的危险区域，并提供较其它无损检测方法更为全面的诊断信息，具有能够揭示材料内部应力集中区及其应力集中程度，继而能够确定焊接裂纹的存在或者裂纹可能失稳的危险区域。这种新的检测技术能够对焊接结构中的微观缺陷进行早期诊断，防止突发性破坏事故的发生，克服了传统的无损检测方法的不足。这无疑是对金属构件进行早期诊断的一种新的无损检测方法。

根据金属磁记忆检测钢轨的时间段不同，可分为早期诊断和中后期诊断。早期诊断主要由于钢轨焊缝焊接技术与方法导致各种各样的焊缝缺陷。焊缝缺陷有些是体积状或点状的，如气孔、疏松、过烧和夹渣等；有些则是平面状的,如光斑、灰斑、疲劳裂纹和未焊合等。平面状缺陷十分危险，它不仅减小了钢轨的有效截面,而且还可造成应力集中，甚至导致焊缝拉开或钢轨断裂。而且在钢轨内部，各种不均匀性（如含有夹杂或缺陷等）往往是应力集中的部位。而应力集中将使钢轨该部位在地磁环境中表现为局部的磁场异常，形成所谓的“漏磁场”。因此，可通过磁场测量检测出应力集中部位。通过对漏磁场的测定，可准确的推断钢轨的应力集中区，且我们可通过检测出的应力集中区的分析，有效的判断出该缺陷对钢轨的破坏程度并采取有效措施。这非常有利于钢轨焊缝缺陷的早期检测与预防。