[發明專利]一種鋼軌表面裂紋的渦流探傷方法

有效

• 申請號: 202010424106.X
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111521671B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 胡乾午;趙文芳;曾曉雁;侯康樂;王鄧志;吳細水;楊國濤;徐其瑞
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;中國國家鐵路集團有限公司
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90;G01N27/9093
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

本發明屬于無損檢測相關技術領域，其公開了一種鋼軌表面裂紋的渦流探傷方法，方法包括以下步驟：(1)提供渦流探傷裝置，并確定所述渦流探傷裝置的探頭前平面線與待檢測裂紋之間的夾角；(2)判斷該夾角是否為零，若是則轉至步驟(4)，否則轉至步驟(3)；(3)調整探頭的位姿直至夾角的角度為零；(4)依據相鄰的待檢測裂紋之間的間距及待檢測信號的波高與信號曲線的半波寬度的比值來判斷待檢測裂紋的類型，并相應地計算待測裂紋的深度或者數量；其中裂紋類型分別為單個裂紋、等深度密集裂紋及不同深度密集裂紋。本發明提高了檢測準確性，適用性較強，且裝置結構緊湊，體積較小，便于攜帶。

技術領域

本發明屬于無損檢測相關技術領域，更具體地，涉及一種鋼軌表面裂紋的渦流探傷方法。

背景技術

隨著鐵路運輸的發展和運能的增加，鋼軌的疲勞損傷日益嚴重，其中，表面裂紋對鋼軌的使用壽命影響較大。按照現行的鐵路養護規定，對于深度大于3mm的裂紋，必須進行打磨或者對鋼軌進行下道報廢處理。顯然，采用無損檢測方法，檢測并定量評估鋼軌表面裂紋的深度，具有重要的意義，這有利于在保證安全的前提下提高線路的運輸能力。

目前，針對鋼軌表面小裂紋的無損檢測方法存在準確性不高現象，主要問題是：密集裂紋的缺陷信號與單個裂紋的缺陷信號之間的差別難以區分，這種情況對于超聲波探傷和超聲波測厚法尤其嚴重；從原理上來說超聲波探傷法難以解決類似問題。常規渦流探傷法也存在忽視密集裂紋個數對缺陷幅值信號的影響，造成了對裂紋深度的誤判，例如專利CN201310269247.9公開了一種在役鋼軌踏面魚鱗裂紋的渦流視頻綜合檢測評估方法，其采用對鋼軌外形輪廓進行半包覆式的陣列渦流探頭和陣列視頻傳感器，檢測鋼軌踏面的魚鱗裂紋，該專利將陣列探頭采集的渦流信號高度與裂紋的深度對應起來，并進一步將渦流幅值信號轉換為二維灰度成像圖，此時顏色的深淺度代表裂紋的深度，深淺范圍按照0％～100％的范圍設置。也即是說，該專利是根據二維視頻成像圖判斷是否屬于魚鱗裂紋的形狀，同時根據灰度圖(渦流信號高度)判斷裂紋的深度，然而其并沒有考慮密集裂紋的個數對渦流信號高度的影響，容易造成裂紋深度的誤判。相應地，本領域存在著發展一種準確性較好的鋼軌表面裂紋的渦流探傷方法及裝置的技術需求。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種鋼軌表面裂紋的渦流探傷方法，其是在研究裂紋取向、裂紋個數對渦流信號高度影響的基礎上提出的，該渦流探傷方法可以定量檢測鋼軌表面的密集小裂紋，解決了長期困擾鐵路行業對密集小裂紋定量檢測的難題，提高了檢測效率及準確性，適用性較強。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種鋼軌表面裂紋的渦流探傷方法，所述渦流探傷方法主要包括以下步驟：

(1)提供渦流探傷裝置，并確定所述渦流探傷裝置的探頭前平面線與待檢測裂紋之間的夾角；

(2)判斷該夾角的角度是否為零，若是則轉至步驟(4)，否則轉至步驟(3)；

(3)通過所述渦流探傷裝置調整探頭的位姿直至所述夾角的角度為零；

(4)判斷相鄰的待檢測裂紋之間的間距是否大于等于4mm，若是，則判定待檢測裂紋為單個裂紋，并計算待檢測裂紋的深度，檢測結束；否則轉至步驟(5)；

(5)判斷相鄰的待檢測裂紋之間的間距小于4mm及待檢測信號的波高與信號曲線的半波寬度的比值小于0.9是否同時滿足，若是，則該待檢測裂紋為等深度密集裂紋，并計算待檢測裂紋的數量，檢測結束；否則，轉至步驟(6)；

(6)判斷相鄰的待檢測裂紋之間的間距小于4mm及待檢測信號的波高與信號曲線的半波寬度的比值大于等于0.9是否同時滿足，若是則待檢測裂紋為不同深度密集裂紋，并計算最深裂紋的深度，檢測結束；否則檢測也結束。

進一步地，步驟(4)中，待檢測裂紋的深度的計算公式為：