Sử dụng kiểm tra không phá hủy giữ an toàn cho ngành đường sắt

NDT trong kiểm tra xe lửa và đường ray

Là một trong những phương tiện lâu đời nhất của giao thông hiện đại, lịch sử của đường sắt đã có gần 500 năm nay. Với một cơ sở hạ tầng rộng lớn và đang trở nên lão hóa, đường sắt yêu cầu được bảo trì liên tục để duy trì tính toàn vẹn của mình và hoạt động một cách an toàn.

Nhiều kỹ thuật kiểm tra không phá hủy (NDT) đã được sử dụng để giúp đảm bảo chất lượng của cả đường ray và các thành phần tạo nên một toa tàu. Những phương pháp này có thể đơn giản như phương pháp “gõ và nghe” trong đó sử dụng cộng hưởng âm thanh để phát hiện bánh xe bị nứt, với phương pháp “dầu và phấn” được sử dụng để phát hiện vết nứt mỏi ở chân đầu máy hơi nước và các trục bánh xe. Hiện nay, kiểm tra siêu âm (UT) là phương pháp phổ biến của NDT trong ngành đường sắt.

Kiểm tra siêu âm sử dụng tần số cao, sóng âm định hướng để đo độ dày vật liệu, tìm lỗi tiềm ẩn, hoặc phân tích đặc tính vật liệu. UT yêu cầu sử dụng một đầu dò truyền và / hoặc nhận tín hiệu siêu âm vào kim loại và phát hiện một lỗ hổng hay các vết nứt để xử lý kết quả. Trong khi UT được sử dụng trong một loạt các ứng dụng, nó là phương pháp đặc biệt quan trọng để kiểm tra đường sắt.

Kiểm tra đường ray

Qua thời gian, đường ray có thể phát triển bất liên tục có nguồn gốc từ một lỗi sản xuất hoặc do quá trình sử dụng. Những gián đoạn hay bất liên tục có thể là thảm họa nếu không bị phát hiện và thường phải được giám sát thông qua các chương trình bảo trì và an toàn theo lịch trình. Ngày nay, phần lớn các thử nghiệm đường sắt được thực hiện bằng cách sử dụng “kiểm tra theo xe” bao gồm một chiếc xe thử nghiệm có thể phát hiện lỗ hổng và theo sau bởi một chiếc xe xác minh lại kết quả. Khi chiếc xe thử nghiệm đầu tiên gặp một lỗ hổng tiềm năng, vị trí sẽ được thông báo cho các xe chạy sau theo. Trách nhiệm chiếc xe đuổi theo để xác minh nếu một khiếm khuyết tồn tại và báo cáo bất kỳ kết quả cho ngành đường sắt có các hành động khắc phục hậu quả.

Một phương pháp kiểm tra đường sắt thông thường là “thử nghiệm di động”, trong đó bao gồm một đầu máy và thiết bị kiểm tra di động trên một đường ray riêng lẻ hoặc cả hai đường ray cùng một lúc (với tốc độ tương đương tốc độ đi bộ) trong khi các dữ liệu thử nghiệm được hiển thị trực quan trên màn hình. Cả hai chiếc xe nối đuôi nhau và phương pháp thử nghiệm sử dụng đầu dò siêu âm chùm tia thẳng và góc để phát hiện sai sót hoặc bất liên tục trong đường ray.

Phát hiện bất liên tục

Gián đoạn dịch vụ điển hình xảy ra trong phần đường ray tách đầu và chân, đầu nứt ngang, gãy ngang, các vết nứt lỗ chốt. Nứt tách đầu và chân cũng như tách ngang đầu có thể dễ dàng phát hiện sử dụng một đầu dò UT tia thẳng, tần số 2,25 MHz / 12mm (như đầu dò A106S), đặt trên tâm của đường ray. Bằng cách quan sát các tín hiệu, sự phân tách tại phần đầu và chân có thể được khẳng định thông qua mất tín hiệu mặt đáy phản xạ lại.

Nứt quanh lỗ và gián đoạn ngang thường được phát hiện bằng đầu dò góc UT tần số 2,25 MHz / 12mm (Như đầu dò A540S và các nêm ABSA-5T-X). Vết nứt quanh lỗ có xu hướng lan rộng ở một góc 45 độ, làm cho việc phát hiện đặc biệt nhạy khi sử dụng một đầu dò chùm tia góc 45 độ. Phát hiện gián đoạn ngang lại đòi hỏi đầu dò tia góc với góc khúc xạ cao hơn (thường từ 60 đến 80 độ).

Một đầu dò tia góc lệch hoạt động trong chế độ truyền qua là đặc biệt hiệu quả cho việc gãy xương sống đường ray. Các đầu dò góc 60 độ với đầu dò truyền nghiêng một góc 30 độ và đầu dò tiếp nhận nằm phía đối diện. Với sự sắp xếp này, một tín hiệu đến ở đầu dò tiếp nhận chỉ ra một đường sắt không có gián đoạn. Khi tín hiệu bị gián đoạn có thể chỉ ra một bất liên tục đang tồn tại. Để đảm bảo độ tin cậy khi phát hiện khuyết tật tối đa, góc quét chùm tia phải được áp dụng trong cả hai hướng.

Kết luận

Kiểm tra siêu âm cung cấp một cách nhanh chóng, đáng tin cậy để kiểm tra đường ray cũng như nhiều thành phần tạo nên một toa xe. Công nghệ này giúp giữ cho hệ thống đường sắt của thế giới hoạt động trơn tru và an toàn.