Phát hiện lỗ hổng siêu âm trong Rails: Nguyên tắc và vai trò

1. Tại sao Rails cần kiểm tra nội bộ

Một đường ray chở một đoàn tàu trên bề mặt của nó, nhưng sự an toàn của nó phụ thuộc vào những gì bên trong. Trong quá trình sản xuất, việc cán và làm nguội có thể để lại các lỗ rỗng, tạp chất, sự co ngót và các vết nứt nhỏ-trong thép; trong quá trình sử dụng, sự gia tăng độ mỏi có thể biến một vết nứt nhỏ bên trong thành vết nứt ngang và vết nứt ngang là loại khuyết tật đường ray thường dẫn đến đứt đường ray. Kiểm tra bề mặt không thể nhìn thấy các đặc điểm bên trong này, đó là lý do tại sao kiểm tra siêu âm là xương sống của việc kiểm soát chất lượng đường ray trong nhà máy, tại công trường và trên đường ray.

Kiểm tra siêu âm là phương pháp-không phá hủy dựa trên sóng cơ học trên 20 kHz. Sóng truyền qua thép ray có tính định hướng tốt; khi chúng gặp một bề mặt có trở kháng âm thanh khác nhau, chẳng hạn như vết nứt, lỗ rỗng hoặc tạp chất, một phần năng lượng sẽ bị phản xạ. Đầu dò phát ra các xung, nhận tiếng vang và thiết bị hiển thị chúng dưới dạng tín hiệu quét A- hoặc dưới dạng hình ảnh quét B-/C{6}}scan. Vị trí của tiếng vang cho biết độ sâu của khuyết tật, biên độ cho biết loại kích thước của nó và hình dạng tiếng vang giúp người vận hành đánh giá bản chất của vật phản xạ. Các nguyên tắc chung của phương pháp tuân theo ISO 16810 và việc thử nghiệm đường ray tuân theo EN 16729-1 khi áp dụng thông số kỹ thuật ứng dụng đường sắt.

2. Các lớp lỗi và cấu hình kiểm tra

Tần số đầu dò được chọn theo độ phân giải so với độ xuyên thấu: Đầu dò 2-4 MHz thường dùng để quét toàn bộ phần khi cần độ xuyên thấu, trong khi tần số cao hơn mang lại độ phân giải tốt hơn cho các khuyết tật nhỏ gần{3}}bề mặt. Thiết lập-thực tế, bao gồm góc thăm dò, tần số và mức chấp nhận, được xác định theo thông số kỹ thuật của dự án, EN 16729-1 để thử nghiệm trên đường ray và quy trình thử nghiệm nhà máy của nhà sản xuất đường ray đối với đường ray mới.

3. Vai trò trong việc kiểm soát chất lượng sản xuất

Tại nhà máy, đường ray được quét trên toàn bộ chiều dài và mặt cắt ngang đầy đủ{0}}sau khi lăn và làm nguội lần cuối. Quá trình quét phát hiện các khuyết tật lăn như lỗ chân lông, độ co ngót và tạp chất mà không thể kiểm tra bề mặt ở mức độ nào. Các khuyết tật trên mức chấp nhận sẽ được đánh dấu, cắt bỏ và phần đường ray bị hạ cấp hoặc bị loại bỏ; các chỉ dẫn nhỏ hơn được ghi lại trong hồ sơ truy xuất nguồn gốc của đường sắt. Quét siêu âm là một phần của thử nghiệm giải phóng cùng với kiểm tra kích thước, độ cứng và độ bền kéo, và kết quả sẽ theo đường ray đến địa điểm thông qua hệ thống truy xuất số nhiệt và số đường ray. Đây là tuyến phòng thủ đầu tiên: những khiếm khuyết dừng lại ở nhà máy sẽ không bao giờ đến được đường ray.

4. Vai trò trong thi công và nghiệm thu mối hàn

Sau khi lắp đặt, đường ray bị hư hỏng do vận chuyển, vận chuyển, nâng hạ và hàn. Mối hàn là vùng quan trọng nhất: mối hàn đối đầu và mối hàn nhôm nhiệt có thể chứa phản ứng tổng hợp không hoàn toàn, các lỗ rỗng, xỉ và các vết nứt mà từ bên ngoài không nhìn thấy được. Kiểm tra siêu âm từng mối hàn sau khi hàn, thường là trong cùng ngày hoặc trong thời gian nghiệm thu, là bước nghiệm thu tiêu chuẩn. Quá trình quét bao phủ vùng hàn và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt bằng các đầu dò góc cạnh và bình thường; các dấu hiệu trên mức chấp nhận yêu cầu mối hàn phải được cắt ra và-hàn lại. Quá trình quét toàn bộ-đường ray mới lắp sẽ phát hiện hư hỏng khi xử lý và xác nhận rằng đường ray được giao là đường ray được chứng nhận tại nhà máy.

5. Vai trò trong Giám sát Dịch vụ và Ngăn ngừa sự cố đường sắt

Trong quá trình vận hành, đường ray bị va đập bởi mọi bánh xe và chịu uốn, ứng suất do nhiệt độ và trên các tuyến đường{0}}nặng, tải trọng trục rất cao. Các khuyết tật bên trong phát triển: một vết xước nhỏ ở phần đầu hoặc vết nứt ở màng có thể trở thành một vết nứt ngang trong phạm vi vài triệu tấn. Kiểm tra siêu âm thường xuyên so sánh mô hình tiếng vang của từng chiều dài đường ray theo thời gian; chỉ báo ngày càng tăng được-thử nghiệm lại trong khoảng thời gian ngắn hơn và đường ray có chỉ báo trên giới hạn sẽ được thay thế trước khi chúng bị hỏng. Trên các hành lang-vận chuyển hạng nặng, việc kiểm tra được lên lịch theo trọng tải thay vì theo lịch: ví dụ: cứ vài triệu tấn thì lại có một cuộc tuần tra bằng xe đẩy tốc độ-đi bộ, được bổ sung bằng các phương tiện siêu âm tự hành-quét cả hai đường ray ở tốc độ cao hơn. Hồ sơ kiểm tra là một phần của cơ sở dữ liệu tài sản đường ray và cung cấp thông tin cho chu trình lập kế hoạch thay thế đường sắt.

6. Những quan niệm sai lầm phổ biến

"Nếu bề mặt đường ray trông đẹp thì đường ray đó tốt."SAI. Các vết nứt do mỏi và lỗi sản xuất phát triển bên trong; bề ngoài không phải là thước đo tính toàn vẹn bên trong, đó là lý do tại sao thử nghiệm siêu âm là bắt buộc để nghiệm thu và giám sát đường ray.

"Thử nghiệm siêu âm tìm thấy mọi khuyết điểm."Không có phương pháp nào có thể tìm ra mọi khiếm khuyết. Độ nhạy phụ thuộc vào định hướng khuyết tật, vị trí, lựa chọn đầu dò và kỹ năng vận hành; các chỉ báo dưới mức chấp nhận được thiết kế cho phép và các giới hạn được đặt ra bởi thông số kỹ thuật.

"Một mối hàn đã vượt qua thử nghiệm siêu âm sẽ không bao giờ hỏng."SAI. Thử nghiệm xác nhận trạng thái chung tại thời điểm thử nghiệm; sự mỏi, ăn mòn và bảo trì kém có thể tạo ra các khuyết tật mới sau này, do đó, việc-thử lại-các mối hàn trong quá trình vận hành vẫn là cần thiết.

"Tần suất kiểm tra chỉ có thể được thiết lập theo lịch."SAI. Trên các tuyến vận tải-nặng, trọng tải tích lũy là yếu tố quyết định chính xác cho các khoảng thời gian thử nghiệm; lịch trình-dựa trên lịch hoặc trên-kiểm tra các dòng yên tĩnh hoặc dưới-kiểm tra các dòng bận rộn.

"Tần số đầu dò cao hơn luôn tốt hơn."SAI. Tần số cao hơn cải thiện độ phân giải nhưng làm giảm độ xuyên thấu và bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi điều kiện bề mặt; tần số được chọn cho loại lỗi và phạm vi độ sâu của nhiệm vụ kiểm tra.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Kiểm tra siêu âm phát hiện điều gì bên trong đường ray?

Các vật phản xạ bên trong như lỗ rỗng, tạp chất, độ co ngót, vết kiểm tra đầu, vết nứt ở màng bụng, vết nứt ở lỗ bu lông- và các khuyết tật trong mối hàn. Vị trí tiếng vang cho biết độ sâu, biên độ của lớp kích thước và hình dạng giúp xác định bản chất của gương phản xạ.

Câu 2: Những tiêu chuẩn nào chi phối việc thử nghiệm đường ray siêu âm?

Nguyên tắc kiểm tra siêu âm chung tuân theo ISO 16810; trong-các yêu cầu kiểm tra đường ray tuân theo EN 16729-1 nếu có. Thử nghiệm tại nhà máy và nghiệm thu mối hàn tuân theo các thông số kỹ thuật về sản phẩm và kết cấu có liên quan của cơ quan quản lý đường sắt.

Câu 3: Tại sao các mối nối ray hàn phải được kiểm tra ngay sau khi hàn?

Bởi vì các khuyết tật của mối hàn như sự nóng chảy không hoàn toàn, các lỗ rỗng và vết nứt hình thành trong quá trình hàn và không thể nhìn thấy được từ bề mặt. Việc kiểm tra trong khoảng thời gian chấp nhận sẽ phát hiện các mối hàn bị lỗi trong khi chúng vẫn có thể được cắt ra và-hàn lại một cách tiết kiệm.

Câu hỏi 4: Tần suất thử nghiệm đường ray trên tuyến đường vận chuyển{1}}hạng nặng?

Thử nghiệm được lên kế hoạch theo trọng tải tích lũy, thường là vài triệu tấn, với-xe đẩy tốc độ dành cho người đi bộ dành cho các đoạn đường chi tiết và phương tiện siêu âm tốc độ cao hơn- trên các đoạn đường dài; khoảng thời gian được rút ngắn khi tìm thấy dấu hiệu hoặc điều kiện theo dõi trở nên tồi tệ hơn.

Câu 5: Kiểm tra siêu âm có thể ngăn ngừa vỡ đường ray không?

Nó không thể ngăn chặn sự phát triển của vết nứt, nhưng nó phát hiện kịp thời các dấu hiệu ngày càng tăng để lên kế hoạch thay thế trước khi vết nứt đạt đến kích thước tới hạn đối với một vết nứt ngang. Kiểm tra thường xuyên với dữ liệu xu hướng được ghi lại là cốt lõi của việc ngăn chặn sự cố đứt đường ray trên các tuyến đường chính.

Câu hỏi 6: Ai thực hiện kiểm tra siêu âm và cần có trình độ chuyên môn gì?

Việc kiểm tra được thực hiện bởi nhân viên NDT được chứng nhận (thường đạt tiêu chuẩn ISO 9712 cấp 2 hoặc tương đương đối với kiểm tra siêu âm) bằng cách sử dụng thiết bị đã được hiệu chuẩn; người vận hành ghi lại các chỉ dẫn và cơ quan quản lý đường đua quyết định phản hồi, từ-kiểm tra lại đến thay thế ngay lập tức.