CN111175382B - 一种消除钢轨超声波探伤热打印报警的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种消除钢轨超声波探伤热打印报警的方法，属于钢轨无损检测技术领域。技术方案是：双晶水膜聚焦探头聚焦点为垂直钢轨轨腰8.5mm时，可以避免热打印报警；取双晶水膜聚焦探头焦距H为8.5mm，则根据tanβ=(T/2+X)/H公式，计算出双晶水膜聚焦探头的折射角β为32度；钢轨工件声速C2为5920m/s，契块声速C1为2730M/s，计算可得到入射角α为14.14度；得到探头的尺寸、焦距值、折射角和入射角。本发明的有益效果是：采用双晶水膜聚焦探头接触法进行检测，通过改变探头焦距大小来避免探伤过程中钢轨轨腰热打印字符报警，消除热打印报伤导致的误判。
Description
技术领域
本发明涉及一种消除钢轨超声波探伤热打印报警的方法，属于钢轨无损检测技术领域。
背景技术
随着国民经济的发展，铁路运输向着高速、重载和高行车密度方向发展，从而也对钢轨提出了更高的要求。钢轨生产过程中检测环节尤为重要，钢轨超声波在线探伤是保证钢轨内部质量的最终工序，其重要性不言而喻，钢轨生产过程中严格执行TB/T-3276-2011铁路标准要求，按标准8.7要求进行逐支超探，根据超声波理论单晶直探头近场盲区的计算方法；近场盲区计算公式： N=D2/4λ，单晶直探头对以下范围内缺陷不能检测：
探头型号 波长/毫米mm 近场长度mm
2.5P20 2.36 42.4
2.5P14 2.36 20.8
5P14 1.18 41.5
10P7 0.59 20.8
10P10 0.59 42.4
由于钢轨轨腰尺寸较薄，60kg/m钢轨轨腰厚度仅为16.5mm，故钢轨轨腰探伤不能采用单晶直探头接触法；鉴于此，某钢轨厂生产过程中，超声波在线探伤全部采用水浸探伤，所采用探头均为纵波单晶直探头，根据水浸探伤的原理，钢轨轨头、轨腰、轨底采用此检测方法均能满足铁标TB/T2344和TB/T3276要求，实际钢轨生产中，标准TB/T2344和TB/T3276要求每支钢轨轨腰必须进行热打印标识，深度0.5-1.5mm，热打印后进行钢轨超声波探伤时，热打印字符受界面波影响，对超声波探伤形成干扰，根据水浸法纵波检测的波形特征：
图1 为水浸法直射声束纵波检测的示意图。在图1的扫描显示中，水浸法与接触法有不同特征，在发射脉冲之后，首先出现的是声波经过水层以后在水与钢轨轨腰的界面反射回来的波，称为界面回波。在第一次界面波之后，再出现与接触法时相似的缺陷回波和底面回波。
钢轨轨腰采用水浸探伤将深度1mm左右热打印波形检测出来，报警位置位于界面波与底波之间，干扰钢轨缺陷波的识别，易于形成误判影响生产。
发明内容
本发明目的是提供一种消除钢轨超声波探伤热打印报警的方法，采用双晶水膜聚焦探头接触法进行检测，通过改变探头焦距大小来避免探伤过程中钢轨轨腰热打印字符报警，消除热打印报伤导致的误判，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种消除钢轨超声波探伤热打印报警的方法，包含以下步骤：（1）根据双晶水膜聚焦探头结构和原理，进行设计和理论计算，得到合适的探头尺寸和焦距值；（2）在采用双晶水膜聚焦探头对钢轨轨腰探伤时，将热打印字符报伤的伤波和水钢界面波排除在报警闸门以外，避免热打印干扰波形的出现导致误判；（3）同时双晶水膜聚焦探头的晶片尺寸满足TB/T2344和TB/T3276铁路标准要求，轨腰扫查范围大于钢轨截面的60%。
所述探头尺寸和焦距值的设计步骤为，经过理论换算双晶水膜聚焦探头聚焦点为垂直钢轨轨腰时，可以避免热打印报警，取双晶水膜聚焦探头焦距H为垂直钢轨轨腰尺寸；隔声层厚度T和设计晶片宽度L由钢轨轨腰缺陷分布图确定，根据隔声层厚度T和设计晶片宽度L计算折射角β，X根据设计晶片宽度L确定，一般取L/2，具体计算公式为tanβ=(T/2+X)/H，计算出相应的探头各个尺寸。
本发明的有益效果是：采用双晶水膜聚焦探头接触法进行检测，通过改变探头焦距大小来避免探伤过程中钢轨轨腰热打印字符报警，消除热打印报伤导致的误判。
附图说明
图1 是水浸法直射声束纵波检测的示意图；
图2是钢轨轨腰缺陷分布图；
图3是本发明双晶水膜聚焦探头的结构示意图；
图4是水浸探伤热打印报伤图谱；
图5是本发明探伤热打印报伤图谱；
图中：焦距H、隔声层厚度T、设计晶片宽度L、契块声速C1、钢轨工件声速C2、入射角α、折射角β、加工要求M、契块厚度h、晶片宽度N。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明技术方案作进一步详细的说明，这是本发明的较佳实施例。应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种消除钢轨超声波探伤热打印报警的方法，包含以下步骤：（1）根据双晶水膜聚焦探头结构和原理，进行设计和理论计算，得到合适的探头尺寸和焦距值；（2）在采用双晶水膜聚焦探头对钢轨轨腰探伤时，将热打印字符报伤的伤波和水钢界面波排除在报警闸门以外，避免热打印干扰波形的出现导致误判；（3）同时双晶水膜聚焦探头的晶片尺寸满足TB/T2344和TB/T3276铁路标准要求，轨腰扫查范围大于钢轨截面的60%。
所述探头尺寸和焦距值的设计步骤为，经过理论换算双晶水膜聚焦探头聚焦点为垂直钢轨轨腰时，可以避免热打印报警，取双晶水膜聚焦探头焦距H为垂直钢轨轨腰尺寸；隔声层厚度T和设计晶片宽度L由钢轨轨腰缺陷分布图确定，根据隔声层厚度T和设计晶片宽度L计算折射角β，X根据设计晶片宽度L确定，一般取L/2，具体计算公式为tanβ=(T/2+X)/H，计算出相应的探头各个尺寸。
在实际应用中，确定入射角α,画图确定契块厚度h厚度适宜，不影响现场安装；加工要求M>=晶片宽度N/2。
折射角可以根据隔声层厚度T和设计晶片宽度L进行计算，具体计算公式为tanβ=(T/2+X)/H；根据钢轨轨腰缺陷分布图，轨腰每两个人工缺陷间距为10mm，为了保证探伤的覆盖范围满足标准要求，双晶水膜聚焦探头设计晶片宽度取重叠5mm即为15mm，隔声层厚度T取5个毫米，则X为3mm；钢轨工件声速C2为5920m/s，契块声速 C1为2730M/s，通过以上公式计算可得到入射角α为14.14度，折射角β为32度。
由于钢轨轨腰厚度为16.5毫米，取铁路标准规定热打印允许最大深度1.5mm， 经过理论换算双晶水膜聚焦探头聚焦点为垂直钢轨轨腰8.5mm时，可以避免热打印报警，取双晶水膜聚焦探头焦距H为8.5mm，则根据tanβ=(T/2+X)/H公式，计算出相应的双晶水膜聚焦探头各个尺寸，钢轨轨腰探伤采用此规格双晶水膜聚焦探头，即可满足铁路探伤标准要求，同时避免了热打印字符的报警。
图4为水浸法钢轨在线超声波探伤谱图，78米处报警即为钢轨热打印字符导致的误报。 改用设计晶片宽度为15mm，焦距8.5mm的双晶水膜聚焦探头对钢轨轨腰进行接触式探伤，热打印报警信号消失。如图5，端头报警为切割原因导致。采用此种方法后热打印报警消失。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (1)
1.一种消除钢轨轨腰超声波探伤热打印报警的方法，采用双晶水膜聚焦探头接触法进行检测，其特征在于：
（1）根据双晶水膜聚焦探头结构和原理，进行设计和理论计算，得到合适的探头尺寸和焦距值；（2）在采用双晶水膜聚焦探头对钢轨轨腰探伤时，将热打印字符报伤的伤波和水钢界面波排除在报警闸门以外，避免热打印干扰波形的出现导致误判；（3）同时双晶水膜聚焦探头的晶片尺寸满足TB/T2344和TB/T3276铁路标准要求，轨腰扫查范围大于钢轨截面的60%；
隔声层厚度T和设计晶片宽度由钢轨轨腰缺陷分布图确定：根据钢轨轨腰缺陷分布图，轨腰每两个人工缺陷间距为10mm，为了保证探伤的覆盖范围满足标准要求，双晶水膜聚焦探头设计晶片宽度取15mm，隔声层厚度T取5mm，则X为3mm；
双晶水膜聚焦探头聚焦点为垂直钢轨轨腰8.5mm时，避免热打印报警；
取双晶水膜聚焦探头焦距H为8.5mm，则根据tanβ=(T/2+X)/H公式，计算出双晶水膜聚焦探头的折射角β为32度；
钢轨工件声速C2为5920m/s，契块声速 C1为2730m/s，计算可得到入射角α为14.14度；
得到探头的尺寸、焦距值、折射角和入射角。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2716839Y (zh) * | 2004-07-27 | 2005-08-10 | 刘家瑞 | 高速轨自动探伤用双晶探头 |
| JP2013036770A (ja) * | 2011-08-04 | 2013-02-21 | Railway Technical Research Institute | レール頭部傷連続探傷方法及び装置 |
| CN202837250U (zh) * | 2012-10-17 | 2013-03-27 | 武汉钢铁(集团)公司 | 双晶超声探伤探头 |
| CN103884775A (zh) * | 2014-03-23 | 2014-06-25 | 辽宁沈车铸业有限公司 | 用于铁路货车摇枕或侧架的水浸超声波自动探伤系统 |
| KR101639016B1 (ko) * | 2015-05-29 | 2016-07-14 | 연세대학교 산학협력단 | 초음파 집적수술에서의 피부온도 경고 시스템 |
| JP2017090231A (ja) * | 2015-11-10 | 2017-05-25 | 信号器材株式会社 | 超音波探傷検査に用いる探触子ユニット及びそれと共に用いるシート部材 |
| CN107290436A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-10-24 | 株洲时代电子技术有限公司 | 一种钢轨探伤闸门参数设置和同步显示方法 |
-
2020
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2716839Y (zh) * | 2004-07-27 | 2005-08-10 | 刘家瑞 | 高速轨自动探伤用双晶探头 |
| JP2013036770A (ja) * | 2011-08-04 | 2013-02-21 | Railway Technical Research Institute | レール頭部傷連続探傷方法及び装置 |
| CN202837250U (zh) * | 2012-10-17 | 2013-03-27 | 武汉钢铁(集团)公司 | 双晶超声探伤探头 |
| CN103884775A (zh) * | 2014-03-23 | 2014-06-25 | 辽宁沈车铸业有限公司 | 用于铁路货车摇枕或侧架的水浸超声波自动探伤系统 |
| KR101639016B1 (ko) * | 2015-05-29 | 2016-07-14 | 연세대학교 산학협력단 | 초음파 집적수술에서의 피부온도 경고 시스템 |
| JP2017090231A (ja) * | 2015-11-10 | 2017-05-25 | 信号器材株式会社 | 超音波探傷検査に用いる探触子ユニット及びそれと共に用いるシート部材 |
| CN107290436A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-10-24 | 株洲时代电子技术有限公司 | 一种钢轨探伤闸门参数设置和同步显示方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 对UIC 712:2002《钢轨伤损》的修订建议;杨其全 等;《铁道技术监督》;20170331;第45卷(第03期);第1-5页 * |
| 高速重轨超声波检测设备的改进;方先周;《钢铁研究》;20141231;第42卷(第06期);第48-50、54页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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