陳士華 黃振華 姚榮文 劉仕遠(yuǎn) 錢(qián)政平

(1.中車(chē)戚墅堰機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝研究所有限公司 江蘇 常州 213011；2. 廣州電力機(jī)車(chē)有限公司 廣東 廣州 510800)

HXD1C型機(jī)車(chē)輪對(duì)的超聲波探傷工藝試驗(yàn)

陳士華1黃振華2姚榮文1劉仕遠(yuǎn)1錢(qián)政平1

(1.中車(chē)戚墅堰機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝研究所有限公司 江蘇 常州 213011；2. 廣州電力機(jī)車(chē)有限公司 廣東 廣州 510800)

輪對(duì)鑲?cè)氩客ǔ２捎眯〗嵌瓤v波探頭檢測(cè)，HXD1C型機(jī)車(chē)輪對(duì)初次工藝試驗(yàn)時(shí)使用2.5 MHz小角度探頭，檢測(cè)中出現(xiàn)較高壓裝回波。試驗(yàn)表明，折射角相同的情況下，4 MHz比2.5 MHz的小角度探頭壓裝波更低，有利于識(shí)別疲勞裂紋反射波。

HXD1C型機(jī)車(chē)；輪對(duì)；超聲波探傷；試驗(yàn)

長(zhǎng)期以來(lái)，軌道交通系統(tǒng)采用超聲波探傷和磁粉探傷方法，定期對(duì)輪對(duì)容易產(chǎn)生疲勞裂紋的部位進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)輕微疲勞裂紋的進(jìn)行鏇修，嚴(yán)重者更換車(chē)軸，有效保證了列車(chē)的運(yùn)行安全，取得了良好效果。

在不退輪的狀態(tài)下，使用小角度縱波探頭從軸的兩端面檢查輪座鑲?cè)氩?、齒輪鑲?cè)氩?、抱軸箱鑲?cè)氩康钠诹鸭y，試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)2.5 MHz小角度探頭在HXD1C型機(jī)車(chē)輪對(duì)鑲?cè)氩繖z測(cè)時(shí)出現(xiàn)較高壓裝波，影響探傷評(píng)定，改換相應(yīng)角度的4MHz的小角度探頭后，在靈敏度相同的情況下壓裝波高度小于20%，信噪比大大提高。對(duì)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的車(chē)輪螺

栓孔回波進(jìn)行了說(shuō)明，另外，當(dāng)輪座外側(cè)小角度探頭檢測(cè)出現(xiàn)疑似缺陷回波時(shí)，采用橫波斜探頭復(fù)驗(yàn)，可以區(qū)分假缺陷回波。

1 HXD1C型機(jī)車(chē)車(chē)軸試塊和各部位探頭折射角選擇

HXD1C型機(jī)車(chē)車(chē)軸試塊參數(shù)如圖1所示。人工線切割槽編號(hào)說(shuō)明：?jiǎn)我粩?shù)字編號(hào)表示刻槽深度1 mm，數(shù)字編號(hào)右上角帶“′”的，表示刻槽深度2 mm，數(shù)字編號(hào)右上角帶“″”的，表示刻槽深度5 mm，所有線切割槽寬度都是0.2 mm。

圖1 HXD1C型機(jī)車(chē)車(chē)軸試塊尺寸圖

各鑲?cè)氩课粰z測(cè)使用的小角度探頭折射角分別為：1號(hào)和6號(hào)部位10°，10號(hào)部位27°，2號(hào)和9號(hào)部位20°，3號(hào)部位16.5°，4號(hào)和5號(hào)部位11°，7號(hào)部位14°，8號(hào)部位16.5°。

2 采用2.5 MHz探頭在檢測(cè)過(guò)程中遇到的回波分析和處理方法

2.1 車(chē)輪外側(cè)螺栓孔回波

HXD1C型機(jī)車(chē)輪對(duì)每個(gè)車(chē)輪外側(cè)均有一個(gè)螺栓孔，由于車(chē)輪和車(chē)軸過(guò)盈配合緊密，超聲波會(huì)透過(guò)輪座到達(dá)車(chē)輪內(nèi)壁的螺栓孔上，形成螺栓孔回波。每條輪對(duì)輪座檢測(cè)中都可以發(fā)現(xiàn)此波，每當(dāng)螺栓孔回波出現(xiàn)時(shí)，探頭的位置、反射回波出現(xiàn)的位置和反射回波波形均相同。車(chē)輪外側(cè)螺栓孔回波如圖2所示。

圖2 車(chē)輪外側(cè)螺栓孔回波

2.2 輪座內(nèi)側(cè)、抱軸箱外側(cè)壓裝波

圖3、圖4分別是以車(chē)軸試塊2 mm人工線切割槽反射回波高度的80%作為基準(zhǔn)，用2.5 MHz小角度縱波探頭探測(cè)得到的壓裝回波，從中可以看到，壓裝波幅度在50%～90%之間，回波單一，上升猛烈，類似裂紋回波，在軸端面周向移動(dòng)探頭，移動(dòng)距離與2 mm人工裂紋相近，給探傷人員判斷是否為疲勞裂紋回波帶來(lái)很大困擾。

圖3 輪座內(nèi)側(cè)壓裝波

圖4 齒輪側(cè)抱軸箱外側(cè)壓裝波

該車(chē)2012年出廠，按常理，在短時(shí)間內(nèi)所有輪對(duì)的輪座、齒輪座和抱軸箱壓裝部位都同時(shí)產(chǎn)生疲勞裂紋，假缺陷的可能性非常大。怎樣排除和證明這些回波是壓裝回波，而不是疲勞裂紋回波呢？

經(jīng)查找相關(guān)文獻(xiàn)[1]，進(jìn)行認(rèn)真分析后，認(rèn)為較低的頻率超聲波衰減小，但是由于半擴(kuò)散角增大，同一時(shí)刻聲波能達(dá)到的波陣面增寬，反射回來(lái)的雜波相應(yīng)增多，此次用2.5 MHz小角度探頭檢測(cè)，壓裝部位壓裝波較高，原理是相同的。更換了頻率為4 MHz的相應(yīng)小角度探頭，在車(chē)軸試塊各壓裝部位標(biāo)定好時(shí)基線測(cè)量范圍和2 mm人工裂紋基準(zhǔn)反射波高度的80%，再到檢修車(chē)上試驗(yàn)，經(jīng)仔細(xì)掃查比較，發(fā)現(xiàn)壓裝波部位回波已經(jīng)大幅度降到了20%以下，達(dá)到正常檢測(cè)疲勞裂紋的基本條件。

2.3 輪座外側(cè)1號(hào)部位檢測(cè)

輪座外側(cè)1號(hào)部位用折射角為10°的小角度探頭檢測(cè)時(shí)(超聲波路徑為：軸端→軸頸為縱波，軸頸→1號(hào)線切割槽為橫波，見(jiàn)圖5)，壓裝回波高度普遍達(dá)到30%～40%。其中一根軸疑似回波高度達(dá)到50%，用6 dB法測(cè)長(zhǎng)，圓周方向指示長(zhǎng)度達(dá)20 mm，探頭徑向移動(dòng)指示長(zhǎng)度與2 mm人工鋸口指示長(zhǎng)度接近(見(jiàn)圖6)。

圖5 折射角10°小角度探頭超聲波傳播路徑

圖6 小角度探頭檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)的疑似回波

為了驗(yàn)證回波的真?zhèn)?，決定采用橫波探頭(超聲波路徑為：軸端→軸頸為橫波，軸頸→1號(hào)線切割槽為橫波，見(jiàn)圖7)復(fù)驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果顯示，原先用小角度探頭檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)的疑似回波消失了，確認(rèn)此為假缺陷回波。

3 結(jié)束語(yǔ)

(1)采用2.5 MHz小角度探頭檢測(cè)時(shí)，由于壓裝回波較高，影響了正常缺陷回波的判斷，采用4 MHz的頻率較為合適。為了發(fā)揮車(chē)軸試塊的對(duì)比驗(yàn)證作用，建議在試塊制作時(shí)各鑲?cè)氩课粦?yīng)壓裝適當(dāng)物體，過(guò)盈量與輪對(duì)實(shí)際情況大致相同，這樣便于探傷人員分析比較，提高識(shí)別疲勞裂紋回波的能力。

圖7 K1.2斜探頭超聲波傳播路徑

(2)輪座外側(cè)采用折射角為10°的小角度探頭檢測(cè)，遇到疑似回波時(shí)，可以使用橫波探頭驗(yàn)證疑似回波的真假。

[1] 萬(wàn)升云,張啟順,熊臘森. 車(chē)軸輪座接觸不良的超聲波檢測(cè)[J]. 鐵道車(chē)輛,2006,44(6) :38-40.□

(編輯：林素珍)

2095-5251(2016)05-0034-02

2015-12-10

陳士華(1970-)，男，大專學(xué)歷，高級(jí)技師，中車(chē)技能專家，從事無(wú)損檢測(cè)工作。

TG115.285

B