超聲波探傷作為一種重要的無損檢測(cè)技術(shù)不僅具有穿透能力強(qiáng),、設(shè)備簡單,、使用條件和安全性好、檢測(cè)范圍廣等根本性的優(yōu)點(diǎn)外,，而且其輸出信號(hào)是以波形的方式體現(xiàn),。使得當(dāng)前飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)信號(hào)處理、模式識(shí)別和人工智能等技術(shù)能被方便地應(yīng)用于檢測(cè)過程,，從而提高檢測(cè)的度和可靠性,。

下面介紹超聲波探傷技術(shù)在機(jī)車檢測(cè)方面的應(yīng)用：在高速鋼軌檢測(cè)中的應(yīng)用，在車輪缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用,，以及在輪輞缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用,。

1.超聲探傷技術(shù)在高速鋼軌檢測(cè)中的應(yīng)用

我國鐵路運(yùn)營線路近七萬公里，而且鐵路正在向高速,、重載的方向發(fā)展,。超期服役的鋼軌數(shù)量很大，線路上的鋼軌在承擔(dān)繁重的運(yùn)輸任務(wù)過程中,，不免要產(chǎn)生各種肉眼能看見及看不見的損傷如側(cè)磨,、軌頭壓潰、剝離掉塊,、銹蝕、核傷,、水平裂紋,、垂直裂紋、周邊裂紋等,。

當(dāng)被檢鋼軌內(nèi)部有一個(gè)裂紋缺陷(或其他缺陷),，將超聲波探頭放在被檢鋼軌的某一表面部位(該面稱作探傷面、檢測(cè)面),，探頭向被檢鋼軌發(fā)射超聲波信號(hào),，超聲波穿過界面進(jìn)入被檢鋼軌內(nèi)部，在遇到缺陷和兩介質(zhì)的界面時(shí)都會(huì)有反射,，反射信號(hào)被探頭接收后,，通過探傷儀內(nèi)部的電路轉(zhuǎn)換，就可以把缺陷信號(hào)和底波信號(hào)形象地顯示出來,，如圖4所示,。根據(jù)超聲波的聲程推算，就可以輕易地將缺陷信號(hào)和底波信號(hào)區(qū)分開,，然后通過超聲波試塊進(jìn)行定標(biāo),，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌缺陷的定位和定量。

2.超聲探傷技術(shù)在車輪缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用

輪對(duì)是車輛走行部中zui重要的部件之一,，對(duì)軌道車輛輪對(duì)的檢測(cè)并準(zhǔn)確地判斷其缺陷位置一直是鐵道運(yùn)輸部門非常重視的問題,。該系統(tǒng)采用電磁超聲探傷技術(shù),，實(shí)現(xiàn)輪對(duì)踏面的缺陷檢測(cè)，包括：踏面剝離及剝離前期檢測(cè),；踏面表面及近表面裂紋檢測(cè),。

電磁超聲探傷系統(tǒng)利用超聲表面波的脈沖反射原理進(jìn)行缺陷檢測(cè)。當(dāng)輪對(duì)沿鋼軌運(yùn)行到探頭位置,，輪對(duì)踏面接觸探頭的瞬間,，EMAT(電磁超聲探傷技術(shù))在車輪踏面表面及近表面激發(fā)出電磁超聲表面波脈沖，超聲表面波將沿踏面表面及近表面圓周以很小的損耗傳播,。如圖5所示,，超聲表面波在踏面雙向傳播(順時(shí)針和逆時(shí)針)，沿車輪表面及近表面?zhèn)鞑?周后回到探頭位置,，EMAT探頭檢測(cè)到返回的超聲表面波后形成第1次周期回波(圖5中RT波),；未衰減的超聲波繼續(xù)沿踏面?zhèn)鞑ィ来涡纬傻?次,、第3次周期回波,，……，直到能量衰減到設(shè)備無法檢測(cè)為止,。

當(dāng)車輪踏面表面及近表面有裂紋或剝離等缺陷存在時(shí),，超聲波在缺陷端面處一部分能量被反射，沿原傳播路徑返回并被探頭檢測(cè)到,，形成缺陷回波(圖6中E波),；另一部分能量繞過缺陷端面繼續(xù)傳播，形成周期性回波(圖6中RT波),。通過正常的周期回波(RT)與缺陷回波(E)的對(duì)比分析,，可以定性分析當(dāng)前輪對(duì)的踏面缺陷狀況。

3.超聲探傷技術(shù)在輪輞缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用

隨著我國鐵路行車速度的提高,，尤其是動(dòng)車組的開行給行車安全提出新的考驗(yàn),，轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵部件如輪輞、車軸,、軸承等局部位置承受更大的應(yīng)力,，要求檢測(cè)過程速度加快、檢測(cè)時(shí)間間隔變小,、檢測(cè)范圍擴(kuò)大,，給鐵路無損檢測(cè)領(lǐng)域提出更高的技術(shù)要求。

根據(jù)輪輞缺陷裂紋的走向特點(diǎn),，將輪輞缺陷分為三類,。

(1)周向缺陷：沿車輪踏面圓周方向并與踏面圓周方向平行；

(2)徑向缺陷：方向垂直踏面,，與車輪直徑方向平行,；

(3)軸向缺陷：輪輞內(nèi)部與車軸方向平行,。

在探傷實(shí)驗(yàn)中，通過在樣板輪上打平底孔,、刻槽的方式形成人工缺陷模擬輪輞的實(shí)際缺陷,，平底孔的直徑或刻槽的寬度與實(shí)際裂紋尺寸成當(dāng)量關(guān)系，相控陣探頭分別置于踏面(I)和輪緣內(nèi)側(cè)(II)進(jìn)行掃查,，樣板輪工缺陷如圖7所示,，缺陷①為距輪緣頂端40mm且垂直輪輞側(cè)面φ3mm深30mm的平底孔；缺陷②為距踏面10mm垂直輪輞側(cè)面φ3mm深30mm的平底孔,；缺陷③為距踏面50mm垂直輪輞側(cè)面φ3mm深90mm的平底孔,；缺陷④為輪輞與輪輻交接區(qū)域，朝踏面方向φ3mm,、孔底距踏面40mm的平底孔,；缺陷⑤為輪緣根部靠踏面?zhèn)?mm深周向刻槽，槽寬小于等于2mm,。根據(jù)超聲檢測(cè)脈沖回波反射的特點(diǎn),，周向缺陷采用縱波相控陣直探頭從踏面進(jìn)行掃查；徑向缺陷采用縱波相控陣直探頭在輪緣內(nèi)側(cè)面進(jìn)行掃查,；軸向缺陷采用縱波相控陣直探頭,、橫波相控陣斜探頭均能掃查到。