CN103018324A - 一种在用钢轨的自动化电磁无损检测方法及装置 - Google Patents

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本发明公开了一种在用钢轨的自动化电磁无损检测方法及装置，装置包括半圆管形轨道架、滑块、阵列涡流探头、阵列金属磁记忆探头、电控收放线架、钢丝绳，基于电磁无损检测原理，采用轨道滑动检测方法，将滑轨固定在钢轨的检测面外，滑块探测面与被检钢轨检测面吻合，滑块探测面固定阵列电磁检测探头和阵列金属磁记忆检测探头，机电自动控制滑块沿着被检钢轨检测面滑动检测，采用阵列涡流检测方法中的差动涡流扫查规则和绝对涡流扫查规则，可以检测被检钢轨表面的各种缺陷，同时消除了颤动与提离干扰影响，阵列金属磁记忆检测方法可以评价钢轨的早期疲劳与应力集中情况，装置检测效率与检测精度高，设施设备无需要暂停运转，可进行在用检测。

Description

一种在用钢轨的自动化电磁无损检测方法及装置
所属技术领域
本发明涉及一种无损检测方法及装置，特别是涉及一种在用钢轨的自动化电磁无损检测方法及装置。
背景技术
钢轨是大型设施设备中的核心部件，其承压部位在使用过程中容易出现疲劳裂纹，应定期进行无损检测，及时发现疲劳裂纹，避免发生因裂纹扩大导致钢轨断裂的重大安全事故。目前多采用磁粉、渗透、超声等无损检测方法，这些检测方法需要人工检测，无法实现自动化检测，检测效率较低，因多数钢轨工作环境复杂恶劣，人工检测难度较大，同时检测过程中设施设备需要暂停运转，造成一定的经济损失。以铁路道岔钢轨检测为例，道岔钢轨的特点是断面宽度逐渐变窄，所受压力不均匀，断面宽度越窄，所受压力越大，在用过程中，钢轨极易出现断面疲劳裂纹，如不及时发现，断面裂纹进一步向上扩大超过踏面时，将发生钢轨断裂火车脱轨的重大安全事故，目前采用的磁粉、渗透等检测方法检测钢轨踏面断面裂纹，检测精度虽然高，但检测前需要对钢轨踏面进行表面打磨处理，检测效率较低，而且，道岔钢轨上火车通过频率较高，每次进行检测，都将影响火车的按时正常通过。
发明内容
 本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种在用钢轨的自动化电磁无损检测方法及装置，该设计基于电磁无损检测原理，采用轨道滑动检测方法，将滑轨固定在钢轨的检测面外，滑块探测面与被检钢轨检测面吻合，滑块探测面固定阵列电磁检测探头和阵列金属磁记忆检测探头，机电自动控制滑块沿着被检钢轨检测面滑动检测，采用阵列涡流检测方法中的差动涡流扫查规则和绝对涡流扫查规则，可以检测被检钢轨表面的各种缺陷，同时消除了颤动与提离干扰影响，阵列金属磁记忆检测方法可以评价钢轨的早期疲劳与应力集中情况，装置检测效率与检测精度高，设施设备无需要暂停运转，可进行在用检测。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种在用钢轨的自动化电磁无损检测装置，包括半圆管形轨道架、滑块、阵列涡流探头、阵列金属磁记忆探头、电控收放线架、钢丝绳，其特征在于：所述滑块卡在半圆管形轨道架上的滑轨上；所述阵列涡流探头与阵列金属磁记忆探头并排固定在滑块的扫查面上；所述电控收放线架有二个，固定在半圆形轨道架轴向两侧；所述钢丝绳有二条，连接滑块与两侧的电控收放线架。所述半圆管形轨道架材质为铝合金或耐磨工程塑料，半圆管形轨道架内表面上有两条轴向的凸出的滑轨，因某些钢轨（如道岔钢轨）有一定的弯曲曲率，而铝合金或耐磨工程塑料既有较强的刚度又可以适当的弹性弯曲，可以较好的吻合粘贴在被检钢轨检测面外。所述滑块材质为耐磨的金属或非金属材料。一种在用钢轨的自动化电磁无损检测方法，其特征在于：
a. 用电缆将阵列涡流探头和阵列金属磁记忆探头连接至阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪；
b. 设置阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪中的阵列涡流扫描规则，同时采用差动涡流扫查规则和绝对涡流扫查规则激励阵列涡流探头中的阵元线圈，其中，阵列涡流探头中执行差动涡流扫查规则的阵元线圈用于检测钢轨表面的短小缺陷和垂直于扫查方向的断面裂纹缺陷，所述差动涡流扫查规则为，阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪激励阵列涡流探头中的某一个阵元线圈，该阵元线圈在被检钢轨内激励形成涡流场，产生的涡流信号由该阵元线圈周围的多个相邻阵元线圈接收，多个相邻阵元线圈接收的涡流信号通过阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪进行比较，显示输出被检钢轨表面相邻部分的差动比较涡流信号，在无缺陷位置处，多个相邻阵元线圈接收的涡流信号相同，阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪比较后输出的差动比较涡流信号值为零，阵列涡流探头贴着被检钢轨表面扫查，当某一个相邻阵元线圈下面有短小缺陷或垂直于扫查方向的裂纹缺陷时，该缺陷位置的涡流分布发生变化时，该相邻阵元线圈接收的涡流信号将区别于其它相邻阵元线圈接收的涡流信号，阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪进行比较后显示输出一个的偏离平衡位置的缺陷比较涡流信号；阵列涡流探头中执行绝对涡流扫查规则的阵元线圈用于检测平行于扫查方向的长通缺陷和监测探头颤动提离，所述监测探头颤动提离是指监测阵列涡流探头检测过程中是否有颤动和提离被检钢轨表面，所述绝对涡流扫查规则为，阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪激励阵列涡流探头中的某一个阵元线圈，该阵元线圈在被检钢轨内激励形成涡流场，产生的涡流信号再由该阵元线圈接收，给出被检钢轨表面的绝对涡流信号，当阵列涡流探头贴着钢轨检测面扫查时绝对涡流信号处于平衡位置，当阵列涡流探头在某一位置处颤动或提离被检钢轨检测面时，由于涡流提离效应，该位置处的涡流场将急剧变小，执行绝对涡流扫查规则的阵元线圈接收的绝对涡流信号将偏离平衡位置，且偏离幅度很大，通常都会超出信号显示区域，颤动与提离对执行差动涡流扫查规则的阵元线圈的影响相对较小，但颤动与提离幅度较大时，这一干扰信号也有超出报警阀值的可能，因此，结合差动涡流扫查规则和绝对涡流扫查规则既可以检测缺陷，又可以监测颤动或提离信号的干扰，避免误判；c. 阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪进入检测状态，平衡归零阵列涡流信号显示窗口中的涡流信号与阵列金属磁记忆信号显示窗口中的金属磁记忆信号；
d. 启动电控收放线架控制收放钢丝绳，滑块在钢丝绳的拉动下，沿着半圆管形轨道架中的滑轨以恒定的速度从半圆管形轨道架的一端滑动至另一端，固定在滑块扫查面上的阵列涡流探头与金属磁记忆探头贴着钢轨的检测面扫查；
e. 当阵列涡流信号显示窗口中的差动涡流信号显示通道有偏离平衡位置的超出报警阀值的涡流信号，绝对涡流信号显示通道没有偏离平衡位置的超出报警阀值的涡流信号时，判定该位置处有短小缺陷或垂直于扫查方向的断面裂纹缺陷；当阵列涡流信号显示窗口中的差动涡流信号显示通道没有偏离平衡位置的涡流信号输出，绝对涡流信号显示通道有偏离平衡位置的超出报警阀值的涡流信号时，判定该位置处有平行于扫查方向的长通缺陷；当阵列涡流信号显示窗口中的差动涡流信号显示通道有偏离平衡位置的没有超出报警阀值的涡流信号或超出报警阀值的涡流信号，绝对涡流信号显示通道有偏离平衡位置的超出报警阀值的涡流信号时，说明该位置处阵列涡流探头有颤动或提离情况，判定此次报警为误报警；
f. 当阵列金属磁记忆信号显示窗口中的某一金属磁记忆信号通道有偏离平衡位置的磁记忆信号，判定与该金属磁记忆信号通道相对应的阵列金属磁记忆探头阵元位置下面的被测钢轨部位有早期疲劳与应力集中。
本发明的有益效果是，一种在用钢轨的自动化电磁无损检测方法及装置，基于电磁无损检测原理，采用轨道滑动检测方法，将滑轨固定在钢轨的检测面外，滑块探测面与被检钢轨检测面吻合，滑块探测面固定阵列电磁检测探头和阵列金属磁记忆检测探头，机电自动控制滑块沿着被检钢轨检测面滑动检测，采用阵列涡流检测方法中的差动涡流扫查规则和绝对涡流扫查规则，可以检测被检钢轨表面的各种缺陷，同时消除了颤动与提离干扰影响，阵列金属磁记忆检测方法可以评价钢轨的早期疲劳与应力集中情况，装置检测效率与检测精度高，安装与维护方便快捷，设施设备无需要暂停运转，可进行在用检测，非常适用于铁路、港口、桥梁、建筑行业中的大型设施设备中的钢轨（例如铁路钢轨、港口天车滑轨、桥梁承重钢梁）的在用无损检测工作。
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种在用钢轨的自动化电磁无损检测方法及装置不局限于实施例。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明第实施例的装置三维示意图。
图2是本发明第实施例的铁路钢轨检测剖视示意图。
图3是本发明第实施例的铁路钢轨检测三维示意图。
图中，1.半圆管形轨道架，2.滑块，3.阵列涡流探头，4.阵列金属磁记忆探头，5.钢丝绳，6.电控收放线架，7.钢轨，8.断面裂纹缺陷，10.滑轨。
具体实施方式
图1所示的实施例中，一种在用钢轨的自动化电磁无损检测装置，包括半圆管形轨道架1、滑块2、阵列涡流探头3、阵列金属磁记忆探头4、电控收放线架6、钢丝绳5，其特征在于：所述滑块2卡在半圆管形轨道架1上的滑轨10上；所述阵列涡流探头3与阵列金属磁记忆探头4并排固定在滑块2的扫查面上；所述电控收放线架6有二个，固定在半圆形轨道架1轴向两侧；所述钢丝绳5有二条，连接滑块2与两侧的电控收放线架6。所述半圆管形轨道架1材质为铝合金或耐磨工程塑料，半圆管形轨道架1内表面上有两条轴向的凸出的滑轨10。所述滑块2材质为耐磨的金属或非金属材料。
图2、图3所示的实施例中，一种在用钢轨的自动化电磁无损检测方法，其特征在于：
a. 用电缆将阵列涡流探头3和阵列金属磁记忆探头4连接至阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪；
b. 设置阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪中的阵列涡流扫描规则，同时采用差动涡流扫查规则和绝对涡流扫查规则激励阵列涡流探头中的阵元线圈，其中，阵列涡流探头3中执行差动涡流扫查规则的阵元线圈用于检测钢轨7表面的短小缺陷和垂直于扫查方向的断面裂纹缺陷8，所述差动涡流扫查规则为，阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪激励阵列涡流探头3中的某一个阵元线圈，该阵元线圈在被检钢轨7内激励形成涡流场，产生的涡流信号由该阵元线圈周围的多个相邻阵元线圈接收，多个相邻阵元线圈接收的涡流信号通过阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪进行比较，显示输出被检钢轨7表面相邻部分的差动比较涡流信号，在无缺陷位置处，多个相邻阵元线圈接收的涡流信号相同，阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪比较后输出的差动比较涡流信号值为零，阵列涡流探头3贴着被检钢轨7表面扫查，当某一个相邻阵元线圈下面有短小缺陷或垂直于扫查方向的断面裂纹缺陷8时，该缺陷位置的涡流分布发生变化时，该相邻阵元线圈接收的涡流信号将区别于其它相邻阵元线圈接收的涡流信号，阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪进行比较后显示输出一个的偏离平衡位置的缺陷比较涡流信号；阵列涡流探头3中执行绝对涡流扫查规则的阵元线圈用于检测平行于扫查方向的长通缺陷和监测探头颤动提离，所述监测探头颤动提离是指监测阵列涡流探头3检测过程中是否有颤动和提离被检钢轨7表面，所述绝对涡流扫查规则为，阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪激励阵列涡流探头3中的某一个阵元线圈，该阵元线圈在被检钢轨7内激励形成涡流场，产生的涡流信号再由该阵元线圈接收，给出被检钢轨7表面的绝对涡流信号，当阵列涡流探头3贴着钢轨7检测面扫查时绝对涡流信号处于平衡位置，当阵列涡流探头3在某一位置处颤动或提离被检钢轨7检测面时，由于涡流提离效应，该位置处的涡流场将急剧变小，执行绝对涡流扫查规则的阵元线圈接收的绝对涡流信号将偏离平衡位置，且偏离幅度很大，通常都会超出信号显示区域，颤动与提离对执行差动涡流扫查规则的阵元线圈的影响相对较小，但颤动与提离幅度较大时，这一干扰信号也有超出报警阀值的可能，因此，结合差动涡流扫查规则和绝对涡流扫查规则既可以检测缺陷，又可以监测颤动或提离信号的干扰，避免误判；c. 阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪进入检测状态，平衡归零阵列涡流信号显示窗口中的涡流信号与阵列金属磁记忆信号显示窗口中的金属磁记忆信号；
d. 启动电控收放线架6控制收放钢丝绳5，滑块2在钢丝绳5的拉动下，沿着半圆管形轨道架1中的滑轨10以恒定的速度从半圆管形轨道架1的一端滑动至另一端，固定在滑块2扫查面上的阵列涡流探头3与金属磁记忆探头4贴着钢轨7的检测面扫查；
e. 当阵列涡流信号显示窗口中的差动涡流信号显示通道有偏离平衡位置的超出报警阀值的涡流信号，绝对涡流信号显示通道没有偏离平衡位置的超出报警阀值的涡流信号时，判定该位置处有短小缺陷或垂直于扫查方向的断面裂纹缺陷8；当阵列涡流信号显示窗口中的差动涡流信号显示通道没有偏离平衡位置的涡流信号输出，绝对涡流信号显示通道有偏离平衡位置的超出报警阀值的涡流信号时，判定该位置处有平行于扫查方向的长通缺陷；当阵列涡流信号显示窗口中的差动涡流信号显示通道有偏离平衡位置的没有超出报警阀值的涡流信号或超出报警阀值的涡流信号，绝对涡流信号显示通道有偏离平衡位置的超出报警阀值的涡流信号时，说明该位置处阵列涡流探头有颤动或提离情况，判定此次报警为误报警；
f. 当阵列金属磁记忆信号显示窗口中的某一金属磁记忆信号通道有偏离平衡位置的磁记忆信号，判定与该金属磁记忆信号通道相对应的阵列金属磁记忆探头4阵元位置下面的被测钢轨部位有早期疲劳与应力集中。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种在用钢轨的自动化电磁无损检测方法及装置，但发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1. 一种在用钢轨的自动化电磁无损检测装置，包括半圆管形轨道架、滑块、阵列涡流探头、阵列金属磁记忆探头、电控收放线架、钢丝绳，其特征在于：所述滑块卡在半圆管形轨道架上的滑轨上；所述阵列涡流探头与阵列金属磁记忆探头并排固定在滑块的扫查面上；所述电控收放线架有二个，固定在半圆形轨道架轴向两侧；所述钢丝绳有二条，连接滑块与两侧的电控收放线架。
2. 根据权利要求1所述的一种在用钢轨的自动化电磁无损检测装置，其特征在于：所述半圆管形轨道架材质为铝合金或耐磨工程塑料，半圆管形轨道架内表面上有两条轴向的凸出的滑轨。
3. 根据权利要求1所述的一种在用钢轨的自动化电磁无损检测装置，其特征在于：所述滑块材质为耐磨的金属或非金属材料。
4. 一种在用钢轨的自动化电磁无损检测方法，其特征在于：
a. 用电缆将阵列涡流探头和阵列金属磁记忆探头连接至阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪；
b. 设置阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪中的阵列涡流扫描规则，同时采用差动涡流扫查规则和绝对涡流扫查规则激励阵列涡流探头中的阵元线圈，其中，阵列涡流探头中执行差动涡流扫查规则的阵元线圈用于检测钢轨表面的短小缺陷和垂直于扫查方向的断面裂纹缺陷；阵列涡流探头中执行绝对涡流扫查规则的阵元线圈用于检测平行于扫查方向的长通缺陷和监测探头颤动提离；
c. 阵列涡流/阵列金属磁记忆集成检测仪进入检测状态，平衡归零阵列涡流信号显示窗口中的涡流信号与阵列金属磁记忆信号显示窗口中的金属磁记忆信号；
d. 启动电控收放线架控制收放钢丝绳，滑块在钢丝绳的拉动下，沿着半圆管形轨道架中的滑轨以恒定的速度从半圆管形轨道架的一端滑动至另一端，固定在滑块扫查面上的阵列涡流探头与金属磁记忆探头贴着钢轨的检测面扫查；
e. 当阵列涡流信号显示窗口中的差动涡流信号显示通道有偏离平衡位置的超出报警阀值的涡流信号，绝对涡流信号显示通道没有偏离平衡位置的超出报警阀值的涡流信号时，判定该位置处有短小缺陷或垂直于扫查方向的断面裂纹缺陷；当阵列涡流信号显示窗口中的差动涡流信号显示通道没有偏离平衡位置的涡流信号输出，绝对涡流信号显示通道有偏离平衡位置的超出报警阀值的涡流信号时，判定该位置处有平行于扫查方向的长通缺陷；当阵列涡流信号显示窗口中的差动涡流信号显示通道有偏离平衡位置的没有超出报警阀值的涡流信号或超出报警阀值的涡流信号，绝对涡流信号显示通道有偏离平衡位置的超出报警阀值的涡流信号时，说明该位置处阵列涡流探头有颤动或提离情况，判定此次报警为误报警；
f. 当阵列金属磁记忆信号显示窗口中的某一金属磁记忆信号通道有偏离平衡位置的磁记忆信号，判定与该金属磁记忆信号通道相对应的阵列金属磁记忆探头阵元位置下面的被测钢轨部位有早期疲劳与应力集中。
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