探究无损检测技术在铁路行业的应用

探究无损检测技术在铁路行业的应用

胡连勇

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摘要：近年来，无损检测技术在工程建设领域得到了广泛应用，并有效提升了工程建设和探伤效率。无损检测在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平。本文将分析无损检测技术对铁路行业发展的意义和无损检测技术在铁路行业的具体应用。

关键词：无损检测技术；铁路行业；分类；应用

一、无损检测技术分类

（一）脉冲红外无损检测技术

脉冲红外无损检测技术是利用红外热成像技术对工程材料和结构进行检测，其原理是当物体内部有缺陷，则发出的热波便会在物体内部完成反射，部分热量反射到物体表面，形成温度梯度分布，工作人员通过观察温度梯度分布图即可确定物体内部是否有缺陷以及物体内部缺陷在何方位。脉冲红外无损检测技术具有检测出结果快且结果直观易懂、可检测领域宽且可检测范围大和不与待检测材料接触且可在线检测等优点，但因为其依赖温度的检测原理，检测结果易受到干扰。

（二）超声波无损检测技术

超声波无损检测技术是利用超声波对工程材料和结构进行检测，其原理是当物体内部有缺陷时，从发射器发射进物体的超声波会有部分因为与“缺陷壁面”碰撞而反射回去，反射回去的超声波被超声波接收器接收，检测人员通过分析反射回来的超声波的方向和强度可以确定待检测物体内部是否存在缺陷和待检测物体缺陷的具体方位。超声波无损检测技术具有检测范围广、检测厚度大、缺陷定位精准的优点，同时也具有无法直观呈现缺陷图像的缺点。

（三）声呐无损探测技术

声呐无损探测技术是一种主要在水下应用的无损探测技术，近年来，声呐无损探测技术开始用于陆上工程的缺陷检测，但是仅限于熔岩发育地区。目前声呐无损探测技术的主要应用领域还是在海水中，铁路工程中基本不会用到声呐无损探测技术。

（四）磁粉无损检测技术

磁粉无损检测技术的原理是在铁磁性材料进行磁化处理后在铁磁性材料表面均匀撒上磁粉，如果被检测材料内部存在缺陷，则会产生漏磁场，被检测材料表面的磁粉会产生显而易见的磁痕，检测人员根据磁痕的位置、形状等判断材料内部缺陷情况。磁粉无损检测技术在工程检测中的应用频率很高，但其应用范围较窄，因为磁粉无损检测需要对待检测材料进行磁化处理，这就要求待检测材料是金属成分。准确来说，磁粉无损检测技术只能用于检测钢结构。磁粉无损检测技术按照撒磁粉的方式可分为两种，一种是人工撒粉的干粉法，一种是机器自动撒粉的湿粉法。这两种方法有时候不加区分，有时候则必须使用其中一种。

二、无损检测技术对铁路行业发展的意义

铁路监测工作是保证铁路安全运行的重要前提，为保证铁路正常运行和保障铁路乘客的人身安全，铁路工作人员必须定期对铁路进行探伤检测并进行及时的保养维修。无损检测技术相比于传统检测技术，最大的优势是可以在检测过程中不与待检测结构发生物理接触，这一定程度上减弱了检测过程对待检测结构的破坏。另外，无损检测技术与信息技术的结合比较紧密，无损检测技术可以在短时间内实现多次缺陷检测，因此检测结果的精准度和检测效率比传统检测技术高。综合来说，无损检测技术能降低铁路工程建设难度，提高铁路工程建设效率，控制铁路工程运维成本。

三、无损检测技术在铁路行业的具体应用

（一）在役车轴探伤

在役车轴无损检测即对组装成轮对的车轴进行探伤，主要检测车轴在使用过程中产生的疲劳缺陷，即疲劳裂纹。目前，铁路行业使用的车轴主要有实心车轴和空心车轴两种，其中实心车轴用于普通列车，空心车轴用于高速列车[2]。在役车轴探伤主要是为了防止列车车轴出现裂纹，从而在列车运行过程中因受力不匀而裂纹加深甚至断裂。车轴断裂会引发严重的列车事故，所以在役车轴探伤是非常有必要的。

我国在役车轴探伤主要使用磁粉无损检测技术和超声波无损检测技术。空心车轴可采用直探头全面扫查空心车轴内部，实心车轴要在不退轮、不退轴的情况下选择合适角度的斜探头进行探伤。

（二）在役车轮探伤

车轮是铁道机车行走部最重要的部件之一，列车车轮如果在列车运行过程中发生断裂，则会导致极其严重的后果，不仅会对国家财产造成伤害，还会危及乘车人员的生命健康，所以对在役车轮进行探伤是很有必要的。列车在役车轮的探伤主要包括两项工作，一是对车轮表面缺陷进行检查，二是对车轮内部缺陷进行检查。其中，车轮表面缺陷检查使用磁粉无损检测技术，车轮内部缺陷检查使用超声波无损检测技术。在利用磁粉无损检测技术对车轮表面进行探伤时，既可以使用干粉法也可以使用湿粉法，只要严格按照磁化规范进行操作，这两种方法都能满足车轮表面探伤的要求。在利用超声波无损检测技术对车轮内部进行探伤时，技术人员可应用的探伤方法有纵波探伤、横波探伤、表面波探伤等多种方法。其中纵波探伤主要用于检测周向疲劳裂纹，横波探伤主要用于检测斜裂纹和径向裂纹，表面波探伤主要用于检测行进状态列车的车轮。

（三）铁道车辆摇枕探伤

铁道车辆摇枕的制造质量直接决定了铁路运输的安全。为了保证铁路运输安全，必须要重视铁道车辆摇枕的检测。目前，铁道车辆摇枕探伤采用湿法整体磁粉探伤，再利用射线无损检测对摇枕关键部位进行抽检，如此方能保证摇枕质量，进而保证铁道列车的运行安全

[3]。检测人员在对磁化摇枕时，要保证摇枕表面探伤部位表面切向磁场强度不低于 2000 A/m，纵向磁势在 0—20000AT。需要注意的是，摇枕探伤要使用湿法磁粉无痕检测技术。干法磁粉无损检测技术是利用人工洒落磁粉，湿法磁粉无损检测技术是利用机器自动浇洒普通磁悬液或荧光磁悬液探伤。

（四）侧架质量检查

侧架是负责将转向架的各个零部件连结成一个整体的重要部件，所以如果侧架出现质量问题，则整个转向架将“四分五裂”，铁道列车的运行安全会遭受极大的威胁。对侧架进行质量检查与对摇枕进行探伤检测基本一致，利用磁粉无损检测技术进行全面的质量检查，利用射线无损检测技术对关键部位进行抽检。

2007年，侧架射线无损检测技术条件正式颁布实施，射线无损检测技术有效避免了密实度检查对产品解剖破坏数量，对铸造工艺质量控制提供了很大帮助，但是由于检测效率的限制，射线无损检测技术只能实现对侧架的抽检。但随着数字化技术的发展，数字列阵探测器为射线无损检测的应用带来了极大便利，射线无损检测的检测效率明显提高，能够实现对侧架的批量检测，检测过程更绿色清洁，检测结果更精确有效。

（五）铁轨检测

传统的检测技术只能检测铁路钢轨的外部，勘察钢轨外部是否有磨损或缺失，但却不能检测钢轨内部的情况。利用无损检测技术可以有效监测铁轨内部状况，因为超声波具有穿透力强，所以一般采用超声波无损检测对钢轨进行定位、定量检测，从而能够根据检测结果对钢轨进行预防性维修保养，保证铁路运行的安全。

四、结语

无损检测技术主要有脉冲红外无损检测技术、超声波无损检测技术、声呐无损检测技术、磁粉无损检测技术等。对铁路行业来说，无损检测技术有降低铁路工程建设难度、提高铁路工程建设效率和控制铁路工程运维成本的意义。无损检测技术在铁路行业主要用于在役车轴探伤、在役车轮探伤、铁道货车摇枕探伤、侧架质量检查、铁轨检测。

参考文献：

[1]赵韦皓,敖长江,郭志光.无损检测技术在工程中的应用研究[J].建筑技术开发,2021,48(20):126-128.

[2]包丽静.无损检测技术在铁路行业的应用分析[J].湖北农机化,2019(20):66-67.

[3]张浩喆,宋全知,刘妍.从铁道车辆铸钢摇枕、侧架制造标准发展变化看无损检测技术的重要性[J].铸造,2020,69(05):517-522.