JPH05322829A - レール内横裂性疲労き裂の非破壊測定法 - Google Patents
レール内横裂性疲労き裂の非破壊測定法Info
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- JPH05322829A JPH05322829A JP3117192A JP11719291A JPH05322829A JP H05322829 A JPH05322829 A JP H05322829A JP 3117192 A JP3117192 A JP 3117192A JP 11719291 A JP11719291 A JP 11719291A JP H05322829 A JPH05322829 A JP H05322829A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、電位差法を用いて使用中のレール
頭部踏面ないしは内部に発生し、疲労により進展する水
平き裂において、それが分岐あるいは屈曲して生ずる横
裂性き裂の存在の有無、それを伴う際の水平き裂の位
置、大きさおよび横裂性き裂の成長深さを定量評価する
ための非破壊測定方法。 【構成】 レール頭部内部において、疲労き裂を有する
部分とき裂のない正常部との電位変化量を、レール踏面
上で測定することにより、あらかじめ求めた電位変化
量、測定間隔と横裂性き裂の成長深さとの関係を用いて
解析する。 【効果】 使用中レールの信頼性向上。
頭部踏面ないしは内部に発生し、疲労により進展する水
平き裂において、それが分岐あるいは屈曲して生ずる横
裂性き裂の存在の有無、それを伴う際の水平き裂の位
置、大きさおよび横裂性き裂の成長深さを定量評価する
ための非破壊測定方法。 【構成】 レール頭部内部において、疲労き裂を有する
部分とき裂のない正常部との電位変化量を、レール踏面
上で測定することにより、あらかじめ求めた電位変化
量、測定間隔と横裂性き裂の成長深さとの関係を用いて
解析する。 【効果】 使用中レールの信頼性向上。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、使用中のレール頭部の
表面または内部に発生した疲労き裂が成長する際、レー
ル頭部表面下を頭表面にほぼ平行に進展する水平き裂か
ら分岐ないしは屈曲してレールの横断方向に成長し、レ
ールを横裂破断に至らしめる横裂性き裂の非破壊検査法
に関するものである。
表面または内部に発生した疲労き裂が成長する際、レー
ル頭部表面下を頭表面にほぼ平行に進展する水平き裂か
ら分岐ないしは屈曲してレールの横断方向に成長し、レ
ールを横裂破断に至らしめる横裂性き裂の非破壊検査法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、旅客鉄道の高速化あるいは鉱山・
資源輸送鉄道の高荷重化が進められている中で、耐損傷
性の優れたレールが要求され、特開昭５５−１２５２３
１号公報の「溶接性低合金熱処理レール」や特開昭５７
−１９８２１６号公報の「高強度レール」など、強度、
耐摩耗性、耐損傷性さらには溶接性に優れたレールが開
発されている。しかしながら、レールにはその車輪が接
触する頭表面（踏面）には、ときとしてダークスポット
（頭頂面シェリング）あるいはＴＤ（Transeverse Defe
cts ）と呼ばれる疲労き裂を生ずる。これらは、列車の
繰り返し走行による車輪との転がり接触疲労により、レ
ール表面直下にレール踏面にほぼ平行な疲労き裂となっ
て成長し、さらにそれが分岐または屈曲してレール横断
面下方へと進展し、ときとしてそのき裂がレール折損を
誘発する原因となっている。
資源輸送鉄道の高荷重化が進められている中で、耐損傷
性の優れたレールが要求され、特開昭５５−１２５２３
１号公報の「溶接性低合金熱処理レール」や特開昭５７
−１９８２１６号公報の「高強度レール」など、強度、
耐摩耗性、耐損傷性さらには溶接性に優れたレールが開
発されている。しかしながら、レールにはその車輪が接
触する頭表面（踏面）には、ときとしてダークスポット
（頭頂面シェリング）あるいはＴＤ（Transeverse Defe
cts ）と呼ばれる疲労き裂を生ずる。これらは、列車の
繰り返し走行による車輪との転がり接触疲労により、レ
ール表面直下にレール踏面にほぼ平行な疲労き裂となっ
て成長し、さらにそれが分岐または屈曲してレール横断
面下方へと進展し、ときとしてそのき裂がレール折損を
誘発する原因となっている。
【０００３】この横裂性き裂の発生問題は、新幹線や在
来線の高速運転区間で、近年特に重大視されており、目
視検査や超音波検査法、音響検査法など各種の非破壊検
査法によって探傷が試みられているが、種々の技術課題
があり未だ実用に至っていない。例えば最も汎用的な超
音波検査法においてすら、特にレール表面下の水平き裂
の下に発生した分岐状き裂は、レールの頭部踏面からは
水平き裂に遮蔽されてしまい検出が不可能なこと、また
頭部側面からは錆やグリースなどがレール表面性状を悪
化させ、またこの位置からは連続的な測定はできず、事
実上この方法を実用として用いることは困難という問題
があった。
来線の高速運転区間で、近年特に重大視されており、目
視検査や超音波検査法、音響検査法など各種の非破壊検
査法によって探傷が試みられているが、種々の技術課題
があり未だ実用に至っていない。例えば最も汎用的な超
音波検査法においてすら、特にレール表面下の水平き裂
の下に発生した分岐状き裂は、レールの頭部踏面からは
水平き裂に遮蔽されてしまい検出が不可能なこと、また
頭部側面からは錆やグリースなどがレール表面性状を悪
化させ、またこの位置からは連続的な測定はできず、事
実上この方法を実用として用いることは困難という問題
があった。
【０００４】このような背景から本発明の関係者は、金
属円管などのような構造物の非破壊検査法として、特開
昭６１−２９６２５３号公報によって詳細に説明するよ
うに、電位差法を用いて原子力、火力発電設備、化学プ
ラントなどにおける圧力容器や配管などの構造物材料中
に存在する各種欠陥の位置、外表面からの深さ、欠陥の
寸法や傾き角など欠陥の状態を定量化する検査方法を開
発した。すなわちこの方法は、構造物材料に定電流発生
装置に接続された電流入出力端子から電流を流し、複数
の位置で２点間の電位差を測定し、表面電位分布を求
め、その時の異常極大値の位置αｍから埋没欠陥の存在
を仮定し、該位置αｍを中心にして収集された各位置間
の電位差△Φｍｉを、位置情報ｙｉと対応づけて記憶し
た後、理論探索計算に基づいて解析処理し、正確な埋没
欠陥の位置、深さ、傾き角、寸法などを定量的に評価す
る電位差法による非破壊検査法である。またこのような
検査方法によれば、実際に応力が負荷されている稼働状
態の構造物に対しても、オンライン方式で、簡単に埋没
欠陥の有無あるいは欠陥の位置、深さなどを定量的に評
価できる有用性を持っている。
属円管などのような構造物の非破壊検査法として、特開
昭６１−２９６２５３号公報によって詳細に説明するよ
うに、電位差法を用いて原子力、火力発電設備、化学プ
ラントなどにおける圧力容器や配管などの構造物材料中
に存在する各種欠陥の位置、外表面からの深さ、欠陥の
寸法や傾き角など欠陥の状態を定量化する検査方法を開
発した。すなわちこの方法は、構造物材料に定電流発生
装置に接続された電流入出力端子から電流を流し、複数
の位置で２点間の電位差を測定し、表面電位分布を求
め、その時の異常極大値の位置αｍから埋没欠陥の存在
を仮定し、該位置αｍを中心にして収集された各位置間
の電位差△Φｍｉを、位置情報ｙｉと対応づけて記憶し
た後、理論探索計算に基づいて解析処理し、正確な埋没
欠陥の位置、深さ、傾き角、寸法などを定量的に評価す
る電位差法による非破壊検査法である。またこのような
検査方法によれば、実際に応力が負荷されている稼働状
態の構造物に対しても、オンライン方式で、簡単に埋没
欠陥の有無あるいは欠陥の位置、深さなどを定量的に評
価できる有用性を持っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな非破壊検査法は、容器や配管などのような構造物材
料に対しての一般的で単純なき裂形状で何ら問題視すべ
き点はないが、列車の走行による高荷重が繰返し負荷さ
れるレールには、次のような問題があった。すなわちレ
ールの場合、路面直下に踏面にほぼ水平にき裂が形成さ
れ、それが途中から分岐ないしは屈曲してレールの横断
方向に進展するき裂が２次的に形成され、それがレール
を折損させる問題である。この横裂性き裂は、従来の磁
気探傷法、電磁誘導探傷法、浸透探傷法、超音波探傷法
などでは検出出来ない問題があった。
うな非破壊検査法は、容器や配管などのような構造物材
料に対しての一般的で単純なき裂形状で何ら問題視すべ
き点はないが、列車の走行による高荷重が繰返し負荷さ
れるレールには、次のような問題があった。すなわちレ
ールの場合、路面直下に踏面にほぼ水平にき裂が形成さ
れ、それが途中から分岐ないしは屈曲してレールの横断
方向に進展するき裂が２次的に形成され、それがレール
を折損させる問題である。この横裂性き裂は、従来の磁
気探傷法、電磁誘導探傷法、浸透探傷法、超音波探傷法
などでは検出出来ない問題があった。
【０００６】すなわち磁気探傷法、電磁誘導探傷法で
は、表面もしくは極く表面直下に存在する欠陥しか検出
できない。また水平き裂と横裂性き裂の区別が困難であ
り、形状が大きな水平き裂を検出してしまう。浸透探傷
法では表面に開口している欠陥の部分しか検出できな
い。超音波探傷法では、横裂性き裂は水平き裂で音波が
遮られ、それからの音波の反射が得られず、レール頭部
側面から非連続的に測定せねばならないなど、時間、労
力を要し、また信頼性に欠け実用的でない。また上記し
た特開昭６１−２９６２５３号公報で説明された非破壊
検査法によっても、分岐あるいは屈曲していない単純き
裂ないしは欠陥の検出に限られている。
は、表面もしくは極く表面直下に存在する欠陥しか検出
できない。また水平き裂と横裂性き裂の区別が困難であ
り、形状が大きな水平き裂を検出してしまう。浸透探傷
法では表面に開口している欠陥の部分しか検出できな
い。超音波探傷法では、横裂性き裂は水平き裂で音波が
遮られ、それからの音波の反射が得られず、レール頭部
側面から非連続的に測定せねばならないなど、時間、労
力を要し、また信頼性に欠け実用的でない。また上記し
た特開昭６１−２９６２５３号公報で説明された非破壊
検査法によっても、分岐あるいは屈曲していない単純き
裂ないしは欠陥の検出に限られている。
【０００７】こうした問題から、本発明者らは、鉄道の
高速化・高軸重化が指向される中で、敷設されたレール
頭部内部に生ずる水平き裂からレールの横断面下方に分
岐あるいは屈曲して進行する横裂性き裂の存在を正確に
検出し、列車の安全走行に貢献する非破壊測定法を提供
するものである。
高速化・高軸重化が指向される中で、敷設されたレール
頭部内部に生ずる水平き裂からレールの横断面下方に分
岐あるいは屈曲して進行する横裂性き裂の存在を正確に
検出し、列車の安全走行に貢献する非破壊測定法を提供
するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、定電流
源に接続された電流入出力端子を、レールのき裂検索位
置を介してレール頭部踏面上に離隔配置し、その間を電
位差計測装置に接続された電位差測定端子を任意の一定
間隔でレール長手方向に定置または移動して、横裂性き
裂近傍の電位差あるいは電位差分布を測定し、あらかじ
め得られた異常電位変化量の値、その検出間隔に対し、
横裂性き裂の垂直長さ成分を関係づけた次なる式、 △Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ／ｈ＝α（ｂ・ｓｉｎθ／ｈ）2 （１） △Ｖ：電位差 ｔ：レール頭部幅 ρ：抵抗率
Ｉ：電流値 △Ｘ：測定間隔 ｈ：レール有効高さ α：形状因子
ｂ：横裂性き裂長さ θ：横裂性き裂の傾き角 に基づいて、具体的に△Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ／ｈの値
を求め、比較することにより、レール頭部内に発生した
横裂性き裂の進展深さ、すなわちき裂長さの垂直成分
を、また異常電位変化位置より横裂性き裂を持つ水平き
裂の位置、大きさを非破壊的に測定するものである。
源に接続された電流入出力端子を、レールのき裂検索位
置を介してレール頭部踏面上に離隔配置し、その間を電
位差計測装置に接続された電位差測定端子を任意の一定
間隔でレール長手方向に定置または移動して、横裂性き
裂近傍の電位差あるいは電位差分布を測定し、あらかじ
め得られた異常電位変化量の値、その検出間隔に対し、
横裂性き裂の垂直長さ成分を関係づけた次なる式、 △Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ／ｈ＝α（ｂ・ｓｉｎθ／ｈ）2 （１） △Ｖ：電位差 ｔ：レール頭部幅 ρ：抵抗率
Ｉ：電流値 △Ｘ：測定間隔 ｈ：レール有効高さ α：形状因子
ｂ：横裂性き裂長さ θ：横裂性き裂の傾き角 に基づいて、具体的に△Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ／ｈの値
を求め、比較することにより、レール頭部内に発生した
横裂性き裂の進展深さ、すなわちき裂長さの垂直成分
を、また異常電位変化位置より横裂性き裂を持つ水平き
裂の位置、大きさを非破壊的に測定するものである。
【０００９】以下、本発明について図面を参照しながら
詳細に説明する。図１は、本発明方法の一実施例を示し
たものである。図において１は、非破壊測定物のレール
である。２は、電流入出力端子で、レール１の頭部踏面
上を該レール長手方向にき裂位置を充分含んだ離隔位置
に下端を接触させて配置され、一方は定電流源３に接続
されている。すなわち、定電流源３から供給された電流
は、入力側の電流端子２からレール１のき裂検索位置の
間を経て、出力側の電流端子２から定電流源３に戻る経
路に接続されている。４は電位差測定端子で、その一端
はレール頭表面上に離隔して配置された電流入出力端子
２−２の間に電位差測定が可能なように離隔配置され、
他端は電位差計測装置５に接続されている。すなわちレ
ール１の内部にある横裂性き裂からの異常電位変化を電
位差検出端子４−４で検出し、その検出値を電位差計測
装置５で記録するように構成されている。６はデータ解
析装置で、電位差計測装置５に接続されている。
詳細に説明する。図１は、本発明方法の一実施例を示し
たものである。図において１は、非破壊測定物のレール
である。２は、電流入出力端子で、レール１の頭部踏面
上を該レール長手方向にき裂位置を充分含んだ離隔位置
に下端を接触させて配置され、一方は定電流源３に接続
されている。すなわち、定電流源３から供給された電流
は、入力側の電流端子２からレール１のき裂検索位置の
間を経て、出力側の電流端子２から定電流源３に戻る経
路に接続されている。４は電位差測定端子で、その一端
はレール頭表面上に離隔して配置された電流入出力端子
２−２の間に電位差測定が可能なように離隔配置され、
他端は電位差計測装置５に接続されている。すなわちレ
ール１の内部にある横裂性き裂からの異常電位変化を電
位差検出端子４−４で検出し、その検出値を電位差計測
装置５で記録するように構成されている。６はデータ解
析装置で、電位差計測装置５に接続されている。
【００１０】データ解析装置６は、電位差計測装置５で
記録した電位差あるいは電位差分布曲線から求めた異常
電位変化量およびその位置から上記計算式（１）に基づ
いて、図２に示すようなレール１の頭部に発生した水平
き裂７から分岐または屈曲した横裂性き裂８の深さを測
定するとともに、８を生じた水平き裂７の位置、長手方
向長さを測定する構造に構成されている。
記録した電位差あるいは電位差分布曲線から求めた異常
電位変化量およびその位置から上記計算式（１）に基づ
いて、図２に示すようなレール１の頭部に発生した水平
き裂７から分岐または屈曲した横裂性き裂８の深さを測
定するとともに、８を生じた水平き裂７の位置、長手方
向長さを測定する構造に構成されている。
【００１１】上記のような本発明法によると、非破壊測
定物のレール１のレール頭部踏面上に定電流源３に接続
された電流入出力端子２から少なくとも数Ａ以上の一定
電流を流しながらしかも電位差検出端子４をレール踏面
上長手方向に定置または移動させ、電位差検出端子４で
その間の電位差を測定し、その測定結果を電位差計測装
置５で記録し、さらにデータ解析装置６に送信される。
データ解析装置６では新しく見出された以下の解析原理
に基づいて解析が行われる。
定物のレール１のレール頭部踏面上に定電流源３に接続
された電流入出力端子２から少なくとも数Ａ以上の一定
電流を流しながらしかも電位差検出端子４をレール踏面
上長手方向に定置または移動させ、電位差検出端子４で
その間の電位差を測定し、その測定結果を電位差計測装
置５で記録し、さらにデータ解析装置６に送信される。
データ解析装置６では新しく見出された以下の解析原理
に基づいて解析が行われる。
【００１２】一定電流の流れている導体の電位変化は、
レールのように事実上断面、電気抵抗率が一定と考えら
れる場合、オームの法則からその測定間隔と比例関係に
ある。従ってレールの長手方向に一定の電流を流した場
合、電位変化は水平き裂のみが存在する場合にはほとん
ど影響を受けず、逆に横裂性き裂が存在する場合にのみ
異常な電位変化が認められることを、理論的に見出し、
かつ実験的に確認できたことによる。
レールのように事実上断面、電気抵抗率が一定と考えら
れる場合、オームの法則からその測定間隔と比例関係に
ある。従ってレールの長手方向に一定の電流を流した場
合、電位変化は水平き裂のみが存在する場合にはほとん
ど影響を受けず、逆に横裂性き裂が存在する場合にのみ
異常な電位変化が認められることを、理論的に見出し、
かつ実験的に確認できたことによる。
【００１３】以下にその理論解析の基本を示す。図３
は、Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ〜Ｘ／ｈ関係図における横裂性き裂
の存在する場合としない場合の電位変化を示している。
すなわち一定間隔ａｆ間で測定される電位曲線は、健全
部ではａｃ、横裂性き裂を持つ水平き裂部ではａｂｄｅ
となり、しかもｂｄ間に水平き裂が存在する。具体的な
測定において、△Ｘは測定端子間隔、△Ｖはき裂を有す
るレールでの電位差、△Ｖo はき裂がないレールでの電
位差とすると、オームの法則により、 △Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ／ｈ＝（△Ｖ／△Ｖo −１）・△Ｘ／ｈ （２） がｃｅ間の電位差変化量となる。
は、Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ〜Ｘ／ｈ関係図における横裂性き裂
の存在する場合としない場合の電位変化を示している。
すなわち一定間隔ａｆ間で測定される電位曲線は、健全
部ではａｃ、横裂性き裂を持つ水平き裂部ではａｂｄｅ
となり、しかもｂｄ間に水平き裂が存在する。具体的な
測定において、△Ｘは測定端子間隔、△Ｖはき裂を有す
るレールでの電位差、△Ｖo はき裂がないレールでの電
位差とすると、オームの法則により、 △Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ／ｈ＝（△Ｖ／△Ｖo −１）・△Ｘ／ｈ （２） がｃｅ間の電位差変化量となる。
【００１４】一方、長さ、傾斜角などを変化させた多く
の横裂性き裂を含む水平き裂について検討を行った結
果、△Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ／ｈの値は、水平き裂には
影響されず、横裂性き裂の垂直成分とレール有効高さの
比ｂ・ｓｉｎθ／ｈと図４に示す如く良好な関係のある
ことを見出した。従って、この曲線は式（１）で表さ
れ、電位差変化量を測定することにより横裂性き裂の垂
直成分を水平き裂と分離して測定することができる。こ
こでαは形状因子であり、水平き裂の存在深さによって
多少変化するが、その変化量は少なく実用的には一定値
と見なすことも可能である。
の横裂性き裂を含む水平き裂について検討を行った結
果、△Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ／ｈの値は、水平き裂には
影響されず、横裂性き裂の垂直成分とレール有効高さの
比ｂ・ｓｉｎθ／ｈと図４に示す如く良好な関係のある
ことを見出した。従って、この曲線は式（１）で表さ
れ、電位差変化量を測定することにより横裂性き裂の垂
直成分を水平き裂と分離して測定することができる。こ
こでαは形状因子であり、水平き裂の存在深さによって
多少変化するが、その変化量は少なく実用的には一定値
と見なすことも可能である。
【００１５】上に述べた測定原理に従って、次のような
手順でレール頭部に生じた水平き裂について、そのき裂
が分岐あるいは屈曲して生じた横裂性き裂をもつかどう
か、また横裂性き裂をもつ場合、その水平き裂の位置、
大きさおよび横裂性き裂の垂直成分長さを検出する。
手順でレール頭部に生じた水平き裂について、そのき裂
が分岐あるいは屈曲して生じた横裂性き裂をもつかどう
か、また横裂性き裂をもつ場合、その水平き裂の位置、
大きさおよび横裂性き裂の垂直成分長さを検出する。
【００１６】（１）測定すべきき裂を有するレールの部
分、およびその前後でき裂の無い部分に、一定電流を流
す。 （２）等しい測定端子間隔△Ｘで、き裂を有する部分お
よび有しない部分の電位差△Ｖ，△Ｖo を測定する。そ
の際、△Ｖはき裂による電位の変化を充分含む変化量を
測定する。 （３）レール有効高さｈを求める。ｈは、レール断面積
Ｓo 、レール頭部幅ｔとからｈ＝Ｓo ／ｔとして計算で
きる。 （４）パラメータ△Ｘ，△Ｖ，△Ｖo ，ｈを式（２）に
代入し、△Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ／ｈを求める。 （５）あらかじめ求めておいた△Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ
／ｈとｂ・ｓｉｎθ／ｈとの関係図または表からｂ・ｓ
ｉｎθ／ｈを求める。 （６）また電位勾配の変化の開始ならびに終了する点を
とることにより、横裂性き裂の有無、ならびにその水平
き裂の大きさを知る。
分、およびその前後でき裂の無い部分に、一定電流を流
す。 （２）等しい測定端子間隔△Ｘで、き裂を有する部分お
よび有しない部分の電位差△Ｖ，△Ｖo を測定する。そ
の際、△Ｖはき裂による電位の変化を充分含む変化量を
測定する。 （３）レール有効高さｈを求める。ｈは、レール断面積
Ｓo 、レール頭部幅ｔとからｈ＝Ｓo ／ｔとして計算で
きる。 （４）パラメータ△Ｘ，△Ｖ，△Ｖo ，ｈを式（２）に
代入し、△Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ／ｈを求める。 （５）あらかじめ求めておいた△Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ
／ｈとｂ・ｓｉｎθ／ｈとの関係図または表からｂ・ｓ
ｉｎθ／ｈを求める。 （６）また電位勾配の変化の開始ならびに終了する点を
とることにより、横裂性き裂の有無、ならびにその水平
き裂の大きさを知る。
【００１７】
【発明の効果】上記のような本発明法によれば、レール
頭部に発生した水平き裂から分岐あるいは屈曲する横裂
性き裂の位置および深さを容易にしかも高い信頼度で測
定できる特徴がある。
頭部に発生した水平き裂から分岐あるいは屈曲する横裂
性き裂の位置および深さを容易にしかも高い信頼度で測
定できる特徴がある。
【００１８】
【実施例】次に本発明法の実施例を説明する。測定は、
本発明法以外では測定が不可能な水平き裂から分岐した
横裂性き裂の検出を評価するため、実用レール頭部にあ
らかじめ人工的にき裂を内在させたレール試験片を作成
した。レールはＪＩＳ−５０Ｎレールを用い、図５に示
すような手順で水平き裂と横裂性き裂を作成した。すな
わちレール頭部の一部を開先加工とスリット加工により
水平き裂と横裂性き裂を模した０．３mm厚程度のスリッ
トを作成した後レールと同じ高炭素成分の溶接棒によ
り、残部を肉盛溶接、仕上げ加工、焼ならしにより組
織、硬度を母材レールと同じとした。その際、実際のき
裂の大きさを参照し、下記表に示すき裂をもつレール試
験片Ａ，Ｂ，Ｃを用いた。測定間隔△Ｘは、１６０mm、
電流は１２Ａとした。
本発明法以外では測定が不可能な水平き裂から分岐した
横裂性き裂の検出を評価するため、実用レール頭部にあ
らかじめ人工的にき裂を内在させたレール試験片を作成
した。レールはＪＩＳ−５０Ｎレールを用い、図５に示
すような手順で水平き裂と横裂性き裂を作成した。すな
わちレール頭部の一部を開先加工とスリット加工により
水平き裂と横裂性き裂を模した０．３mm厚程度のスリッ
トを作成した後レールと同じ高炭素成分の溶接棒によ
り、残部を肉盛溶接、仕上げ加工、焼ならしにより組
織、硬度を母材レールと同じとした。その際、実際のき
裂の大きさを参照し、下記表に示すき裂をもつレール試
験片Ａ，Ｂ，Ｃを用いた。測定間隔△Ｘは、１６０mm、
電流は１２Ａとした。
【００１９】
【表１】
【００２０】図４は、△Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ／ｈとｂ
・ｓｉｎθ／ｈの理論解析による曲線（実線）の上に、
実際の測定結果Ａ，Ｂ，Ｃをプロットしたもので、従来
非破壊的には測定できなかったき裂の下に存在する横裂
性き裂を充分な信頼性のもとに検出できることを証明し
た。
・ｓｉｎθ／ｈの理論解析による曲線（実線）の上に、
実際の測定結果Ａ，Ｂ，Ｃをプロットしたもので、従来
非破壊的には測定できなかったき裂の下に存在する横裂
性き裂を充分な信頼性のもとに検出できることを証明し
た。
【図１】本発明法の装置の構成を示す。
【図２】レール頭部内部の水平き裂および横裂性き裂の
モデル図を示す。
モデル図を示す。
【図３】き裂の有無による電位差変化の様子を示す。
【図４】△Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ／ｈとｂ・ｓｉｎθ／
ｈとの間の理論解析曲線および実施例を示す。
ｈとの間の理論解析曲線および実施例を示す。
【図５】横裂性き裂を有するレール標準試験片の作成手
順ならびに試験片例を示す。
順ならびに試験片例を示す。
１ レール ２ 電流入出力端子 ３ 定電流源 ４ 電位差測定端子 ５ 電位差計測装置 ６ データ解析装置 ７ 水平き裂 ８ 横裂性き裂
フロントページの続き (72)発明者 杉野 和男 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 坂 真澄 宮城県仙台市青葉区芋沢字吉成山27−２南 吉成15−９ (72)発明者 湯浅 大二郎 宮城県仙台市太白区八木山本町２−２−７ 八木山アベニュー208 (72)発明者 阿部 博之 宮城県仙台市太白区八木山南一丁目５−６
Claims (1)
- 【請求項１】 定電流源に接続された電流入出力端子
を、レール頭部踏面上のき裂検索位置を介して離隔配置
し、その間を電位差計測装置に接続された電位差測定端
子をレール長手方向に定置または移動して、水平き裂か
ら分岐ないしは屈曲した横裂性き裂近傍の電位差あるい
は電位差分布を測定し、その結果得られた異常電位変化
量およびその検出間隔から次なる式、 △Ｖ・ｔ／ρ・Ｉ−△Ｘ／ｈ＝α（ｂ・ｓｉｎθ／ｈ）2 △Ｖ：電位差 ｔ：レール頭部幅 ρ：抵抗率
Ｉ：電流値 △Ｘ：測定間隔 ｈ：レール有効高さ α：形状因子
ｂ：横裂性き裂長さ θ：横裂性き裂の傾き角 に基づいて横裂性き裂深さを、また異常電位変化位置よ
り、レール頭部内に発生した横裂性き裂を持つ水平き裂
の位置、大きさを測定することを特徴とするレール内横
裂性疲労き裂の非破壊検査法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3117192A JPH05322829A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | レール内横裂性疲労き裂の非破壊測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3117192A JPH05322829A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | レール内横裂性疲労き裂の非破壊測定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05322829A true JPH05322829A (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=14705683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3117192A Withdrawn JPH05322829A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | レール内横裂性疲労き裂の非破壊測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05322829A (ja) |
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1991
- 1991-05-22 JP JP3117192A patent/JPH05322829A/ja not_active Withdrawn
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