Ultrasonic Rail Flaw Testing Parameters in Extreme Cold Temperature
Ultrasonic Rail Flaw Testing Parameters in Extreme Cold Temperature
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- creativework.keywords - en
- Rail defects
- Broken rail
- Ultrasonic testing
- Rail flaw detection
- Defect detection
- Extreme temperature
- Cold temperature
- Rail defects
- Cold weather impact
- Ultrasound
- Refraction angle
- Ultrasound velocity
- Rail steel
- Couplants
- creativework.keywords - fr
- Défauts de rail
- Rail cassé
- Essais par ultrasons
- Détection de défauts de rail
- Température extrême
- Température froide
- Défauts de rail
- Répercussions du temps froid
- Ultrasons
- Angle de réfraction
- Vitesse des ultrasons
- Acier des rails
- Milieux de couplage
- dc.contributor.author
- Anish Poudel
- Survesh Shrestha
- Brian Lindeman
- Glenn Washer
- dc.date.accessioned
- 2025-03-25T13:13:28Z
- dc.date.available
- 2025-03-25T13:13:28Z
- dc.date.issued
- 2022-10-24
- dc.description.abstract - en
- Minor defects or anomalies in rails can cause breakages when stressed by factors such as increased train tonnage and cold weather conditions, causing a safety risk for railroads. To monitor these defects, railroads are primarily reliant on ultrasonic testing (UT), a non-destructive evaluation (NDE) technology. This report evaluated the effectiveness of UT by measuring the effects of extreme cold (0oC to -40oC) on the refraction angle, velocity, and density of ultrasound in couplants and rail steel. Experiments were conducted using a chiller bath inside an ultrasonic immersion tank for non-contact UT tests and using a cold chamber for contact UT tests. The resulting velocity and density values were then used for ultrasonic beam modeling and simulation in rails. Contact UT determined average wave velocities at different angles but also observed data scattering due to erratic readings. Non-contact UT found an inverse relationship between velocity and temperature, but readings were severely limited by increasing signal attenuation losses in the immersion liquid as temperatures decreased. Rail beam modelling results identified the potential for shifted refraction angles resultant from decreased ultrasonic velocities, which can cause a misdirection of the beam and subsequent omission of rail flaws. For this reason, it is recommended that hi-rail ultrasonic systems be calibrated at the temperature of actual environmental conditions at time of testing. Future testing into the characteristics of ultrasonic attenuation changes in liquids and steel as a function of temperature may be pursued.
- dc.description.abstract-fosrctranslation - fr
- Les anomalies ou défauts mineurs de rails peuvent causer des bris en présence de facteurs de stress comme l’augmentation du tonnage du train et des conditions climatiques froides, lesquelles peuvent poser un risque pour la sécurité des chemins de fer. Pour surveiller ces défauts, les compagnies de chemin de fer dépendent principalement du contrôle ultrasonore, une technologie d’évaluation non destructive (END). Le présent rapport vient évaluer le degré d’efficacité du contrôle ultrasonore en mesurant les effets de l’extrême froid (0 oC à -40 oC) sur l’angle de réfraction, la vélocité et la densité des ultrasons dans les liquides de couplage et dans l’acier à rail. Des expériences ont été menées en utilisant un bain refroidissant à l’intérieur d’un réservoir d’immersion pour effectuer un contrôle ultrasonore sans contact et une chambre froide pour effectuer un contrôle ultrasonore avec contact. Les valeurs de vélocité et de densité qui en résultent ont ensuite été utilisées dans la simulation et la modélisation de faisceaux d’ultrasons. Le contrôle ultrasonore avec contact a permis de déterminer la vélocité des ondes moyennes à différents angles, mais aussi de constater la dispersion de données en raison de lectures irrégulières. Le contrôle ultrasonore sans contact a permis de conclure qu’il y avait une relation inverse entre la vélocité et la température; cependant, les lectures étaient extrêmement limitées en raison d’un plus grand affaiblissement des signaux dans le liquide d’imbibition à mesure que baissent les températures. Les résultats de la modélisation de faisceaux d’ultrasons ont permis de déterminer que la diminution des vélocités ultrasoniques pourrait entraîner un changement des angles de réfraction, ce qui pourrait produire une erreur dans la direction du faisceau et, par conséquent, une omission de défauts de rail. C’est pourquoi l’on recommande de calibrer les systèmes rail-route ultrasoniques à la température réelle des conditions environnementales au moment du contrôle. Des contrôles futurs pourraient être effectués sur les caractéristiques des changements d’atténuation ultrasoniques dans les liquides et l’acier en fonction de la température.
- dc.description.fosrcfull - en
- Minor defects or anomalies in rails can cause breakages when stressed by factors such as increased train tonnage or cold weather conditions. To monitor these defects, railroads are primarily reliant on ultrasonic testing (UT). This report evaluated the effectiveness of UT by measuring the effects of extreme cold (0°C to -40°C) on the refraction angle, velocity, and density of ultrasound in couplants and rail steel.
- dc.description.fosrcfull-fosrctranslation - fr
- Des défauts ou anomalies mineurs dans les chemins de fer peuvent provoquer des ruptures lorsqu'ils sont soumis à des facteurs tels qu'une augmentation du tonnage des trains ou des conditions météorologiques froides. Pour surveiller ces défauts, les chemins de fer s'appuient principalement sur les essais par ultrasons (UT). Ce rapport a évalué l'efficacité de l'UT en mesurant les effets du froid extrême (0°C à -40°C) sur l'angle de réfraction, la vitesse et la densité des ultrasons dans les couplants et l'acier des rails.
- dc.identifier.citation
- Poudel, A., Shrestha, S., Lindeman, B., Washer, G. (2022). Ultrasonic Rail Flaw Testing Parameters in Extreme Cold Temperature. P-22-018. MxV Rail (Formerly TTCI), Association of American Railroads.
- dc.identifier.fosrcprojectid
- 1TJC06XY54SB-1102879366-1899
- dc.identifier.govdoc
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- dc.identifier.other
- P-22-018
- dc.identifier.uri
- https://open-science.canada.ca/handle/123456789/3548
- dc.language.iso
- en
- dc.publisher - en
- MxV Rail (formerly TTCI), Association of American Railroads
- dc.relation.isrelatedto
- Cold Climate Ultrasonic Rail Flaw Testing
- dc.rights - en
- Open Government Licence - Canada
- dc.rights - fr
- Licence du gouvernement ouvert - Canada
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- Green
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- Vert
- dc.rights.uri - en
- https://open.canada.ca/en/open-government-licence-canada
- dc.rights.uri - fr
- https://ouvert.canada.ca/fr/licence-du-gouvernement-ouvert-canada
- dc.subject - en
- Rail transport
- Railway safety
- Climate
- dc.subject - fr
- Transport ferroviaire
- Sécurité ferroviaire
- Climat
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- Transport ferroviaire
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- dc.title - en
- Ultrasonic Rail Flaw Testing Parameters in Extreme Cold Temperature
- dc.title.alternative - fr
- Paramètres de contrôle ultrasonore des défauts de rail dans des températures extrêmement froides
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- Consultant report
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- Rapport de consultant
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- 1-34
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- Internal Review
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- Examen interne
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- 1TJC06XY54SB-1102879366-1899
- local.requestdoi
- Yes
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Name: Ultrasonic Rail Flaw Testing Parameters in Extreme Cold Temperature (Phase I).pdf
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