浅谈超声波探伤如何提高轮座镶入部裂纹检出率

浅谈超声波探伤如何提高轮座镶入部裂纹检出率

刘堃

中车贵阳车辆有限公司  贵州贵阳 550017      

摘要：本文从中车贵阳公司铁路货车轮对超声波探伤现状为出发点，就探伤过程中发现裂纹等问题做出分析，给出一些解决提升方案，希望能够帮助探伤人员准确掌握探伤关键，不断提升探伤技能，为铁路货车运输安全保驾护航。

关键词：超声波  探伤  裂纹 

随着我国铁路重载、提速战略的实施，轮对的工作条件更加恶劣，轮对故障呈上升趋势，已经成为影响铁路行车安全的主要因素之一。本文主要介绍在轮对超声波检测工作中，怎样在现有设备、技术、工艺的前提下，提高轮对镶入部裂纹检出率，从而提升轮对质量的可靠性，确保铁路运输行车安全。

1、超声波探伤现状描述

近几年铁路货车轮轴故障率呈上升趋势，加上2019年，铁路货车修程修制的改革，70T货车厂修期从8年延长到10年，意味着轮轴检修质量的要求提高，对超声波探伤的要求也随着提高。经统计，贵阳公司近四年轮座镶入部裂纹呈逐年上升趋势，见表1。常见的裂纹均在轮座内侧，且大部分都是使用时间在 8年以上。因此，可以得出轮座镶入部外侧为裂纹产生高发区，如何提升裂纹的检出率，是本文所要研究的工作要点。

表1 贵阳公司近年超声波探伤发现裂纹统计表

2、超声波探伤

2.1 轮轴超声波探伤流程

轮轴磁粉探伤后，确认车轴外露部分表面和近表面无缺陷后流入微机超声波自动探伤工序，微机超声波探伤完工后，流入手工超声波探伤工序进行探测。目前微机超声波自动探伤只能作为参考，最终判定结果以手工超声波探测为准。

2.2 轮轴超声波探伤原理

根据超声波反射原理，使用探头发射声波到工件内部异质界面反射，并进行仪器接收反射声波大小来进行具体位置判断，掌握缺陷的具体情况，准确判断缺陷尺寸。

2.3 超声波探伤工艺现状

新《轮规》规定，A型轮轴、轮对超声波自动探伤实物对比试样和超声波探伤半轴试块镶入部人工缺陷深度为1mm，B/C型轮轴、轮对超声波自动探伤实物对比试样镶入部人工缺陷深度为0.5mm。这存在一个问题，B/C型轮轴、轮对超声波自动探伤为前工序，探测过程中，如发现深度为0.5的裂纹缺陷，手工超声波探伤能否复探验出？如无法检出，可判定为微机超声波探伤机误判。如能检出，波形怎样判断？波幅有多高？这些问题本文将做浅略论述。

图1  RD2型半轴实物试块缺陷示意图

图2 RD2型微机超声波探伤对比试样轮轴人工缺陷位置示意图

2.4 影响超声波探伤回波波形的因素

影响超声波探伤缺陷波形和波幅的因素很多，缺陷深度、角度，镶入部锈蚀、压装状态，镶入部渗油，手工扫查速度、力度等都会影响缺陷波形和波幅。如何排除干扰，准确捕捉缺陷波，判定波形特性，我们将做进一步分析探讨。

3、超声波探伤现状分析

轮对手工超声波探伤日常性能校验灵敏度验证，是通过扫查半轴试块轮座镶入部深度为1mm的人工缺陷，扫查回波波高于80%刻度线。在实际工作中，当轮座镶入部存在缺陷深度超过1mm，裂纹波形显示明显，易于被发现。但当缺陷深度小于1mm甚至小于0.5mm时，裂纹波就很难被发现。这种深度较浅但长度较大的裂纹，多是因为轮轴长期重载情况下，产生的疲劳裂纹。如在厂修过程中未能被检出，继续重载服役，裂纹会延伸，时间久了，甚至会引起车轴冷切，造成铁路行车安全事故。

4、如何提高轮座镶入部裂纹检出率

4.1 确保、提升检测设备的性能。

探伤设备的性能直接影响探伤结果，因此，设备不仅要具备先进性，还得确保其性能的准确性。目前，超声波自动探伤主要使用A型和B/C型显示微机控制设备，部分单位使用了相控阵显示微机控制设备。相对来说，相控阵显示微机控制设备缺陷检出率高一些，A型和B/C型显示微机控制设备缺陷误报率高一些。但无论哪种设备，只要保证设备性能，都能满足目前铁路过货车轮轴探伤工艺要求。目前，手工超声波探伤主要使用多通道数字探伤仪，轮座镶入部主要采用K1.0斜探头扫查。无论是微机控制自动探伤机还是数字超声波探伤仪，要保证其探伤性能，就要及时更新、大修并检测参数性能。做好设备年检，季度校验，日常性能校验，以确保设备探伤灵敏度。同时，还应不断探索研究，提升设备性能，增强设备灵敏度和稳定性。

4.2 标准执行探伤工艺

工艺的执行，是确保轮轴缺陷被检出的基础。在开工前日常性能校验中，严格按要求校验微机控制超声波探伤机和数字超声波探伤仪各通道灵敏度，微机自动探伤机全数检出样板人工裂纹，数字探伤仪直探头穿透正常，各通道斜探头人工裂纹扫查回波波幅≥80% ,如图3。

图3 手工超声波人工缺陷验证图

4.3 提升探伤人员素质

由于探伤工作是项技术要求较高的工作，其裂纹判断的准确性极大程度上取决于探伤人员的业务技能水平，只有全面提升探伤工作人员整体素质，才能够提升探伤工作的稳定性，提升裂纹波形判断能力。探伤者应积极参与探伤理论和操作技能活动中，不断提升自身探伤业务技能。

4.4 优化、钻研工艺技能

遵从标准是作为探伤者的基本素养，但也需要在工作中不断积累经验，本着精益求精的态度，不断追求工艺的完善。近两年来，笔者致力于研究在超声波探测中，通过超低裂纹回波发现轮座镶入部疲劳裂纹。按工艺标准，在轮对超声波探测过程中，轮座镶入部存在深度＞1mm的裂纹，扫查回波波高一般接近或高于80%刻度线，但裂纹深度小于1mm甚至小于0.5mm，受设备灵敏度和人员技能水平等因素的限制，检出难度成倍提升。在实际操作中，有很多因素会影响波形波高，如探头扫查力度、速度、轮座镶入部锈蚀和设备灵敏度等。受外力因素的影响，深度小于1mm的裂纹回波波高很低，甚至达不到20%，如图4，检出难度大幅度提升。

本文笔者目前已对超低波发现镶入部裂纹有一定钻研，形成绝技在传承，近三年来，通过控制探头扫查速度和扫查力度，敏锐捕捉探伤过程中的超低裂纹波，发现轮座镶入部疲劳裂纹二十余起，大幅度提升轮轴检测质量，为铁路行车安全保驾护航。

图4 超低波发现轮座镶入部裂纹图示

5 总结

铁路货车轮轴探伤技术的深入研究有利于及时发现轮轴裂纹，提升货车运行安全。因此，应当从探伤问题中不断发现自身的不足，提升探份业务技术水平，更好满足快速发展的铁路运输要求,为国民经济的稳步发展贡献力量。

参考文献：

[1]中国铁路总公司.铁路货车轮轴组装检修及管理规则[M] .北京. 中国铁道出版社.  2016.

[2] 万升云. 超声波检测技术及应用[J].北京.机械工业出版社.2017 .