唐魯楠,馮文慧

(南京地鐵運營有限責(zé)任公司, 南京 210012)

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無損檢測技術(shù)在地鐵檢修中的應(yīng)用

唐魯楠,馮文慧

(南京地鐵運營有限責(zé)任公司, 南京 210012)

介紹了各類無損檢測技術(shù)在鐵路及地鐵行業(yè)的應(yīng)用情況，分析了在各應(yīng)用領(lǐng)域的特點和適用范圍，重點分析了地鐵車輛輪軸、轉(zhuǎn)向架、車鉤等關(guān)鍵部件無損檢測的方法和要求。

無損檢測;地鐵車輛;應(yīng)用

無損檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于鐵路車輛的各個生產(chǎn)和應(yīng)用環(huán)節(jié)，已成為鐵路車輛檢修的重要檢測手段之一。隨著無損檢測技術(shù)的進(jìn)步以及城市軌道行業(yè)的不斷發(fā)展，無損檢測技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于城市軌道車輛的高級別檢修中，對于軌道車輛走形部件、車鉤、懸掛件等重要系統(tǒng)部件內(nèi)部缺陷的檢測以及提高列車運行安全發(fā)揮著重要作用。 筆者重點分析了地鐵車輛輪軸、轉(zhuǎn)向架、車鉤等關(guān)鍵部件無損檢測的方法和要求。

1　無損檢測技術(shù)在鐵路上的應(yīng)用

目前，鐵路系統(tǒng)常用的無損檢測技術(shù)有磁粉檢測(MT)、超聲檢測(UT)、滲透檢測(PT)、射線檢測(RT)、渦流檢測(ET)5大類。各類無損檢測技術(shù)在城市軌道車輛的檢修中均有應(yīng)用，但以磁粉檢測及超聲波檢測手段為主。

1.1磁粉檢測技術(shù)的應(yīng)用

磁粉檢測技術(shù)具有操作簡單、靈敏度高、成本低的優(yōu)點，因此是地鐵車輛檢修中應(yīng)用最廣泛的一種無損檢測技術(shù)，所使用的設(shè)備有固定式、在線通過式、移動式、便攜式等多種。但由于磁粉檢測是利用鐵磁性材料在工件表面及近表面缺陷處產(chǎn)生漏磁的原理，所以又具有一定的局限性，如只適用于鐵磁性材料，需要去除表面油漆，對缺陷方向性有要求等。

1.2超聲波檢測技術(shù)的應(yīng)用

超聲波檢測技術(shù)是鐵路輪軸、焊接件等關(guān)鍵零部件的重要檢測手段之一，而目前地鐵車輛檢修中主要將超聲波檢測應(yīng)用于輪軸鑲?cè)氩课坏臋z測。由于技術(shù)條件制約，目前地鐵的超聲波檢測技術(shù)多為A型脈沖反射法手動掃查，所使用的設(shè)備也以便攜式為主，相控陣和TOFD(超聲波衍射技術(shù))等新技術(shù)在地鐵車輛檢修領(lǐng)域并未得到推廣。

1.3滲透檢測技術(shù)的應(yīng)用

滲透檢測技術(shù)不受工件幾何形狀影響，對缺陷方向和操作者要求也不高，但只局限于表面開放性缺陷的檢測，而且操作過程較為繁瑣，目前在地鐵車輛檢修中，主要應(yīng)用于中小型零部件的表面缺陷檢測。

1.4射線檢測技術(shù)的應(yīng)用

射線檢測技術(shù)在鐵路系統(tǒng)應(yīng)用較多，如搖枕、側(cè)架射線檢測，焊縫檢測，壓力容器檢測等，但由于存在放射性污染，在地鐵車輛檢修中應(yīng)用較少，可以使用射線檢測技術(shù)對風(fēng)缸焊縫進(jìn)行檢測。

1.5渦流檢測技術(shù)的應(yīng)用

法國國營鐵路曾將渦流檢測技術(shù)用于導(dǎo)管和滾動軸承部件的檢測[1]，國內(nèi)也僅局限于軸承滾珠、整體輪輻板檢測等[2]，同樣在地鐵車輛檢修中也少有應(yīng)用。

1.6交變磁場測量(ACFM)技術(shù)的應(yīng)用

交變磁場測量(ACFM)技術(shù)是一種新型的渦流檢測技術(shù)，最早被應(yīng)用于近海石油裝備無損檢測中[3]，ACFM技術(shù)由交變電壓降(ACPD)法發(fā)展而來，結(jié)合了ACPD法能測量裂紋尺寸和無需接觸工件的優(yōu)點[4]。在國內(nèi),上海地鐵率先將ACFM技術(shù)應(yīng)用于構(gòu)架焊縫檢測中[5]。

2　地鐵車輛無損檢測標(biāo)準(zhǔn)

與鐵道車輛相比，地鐵車輛有其鮮明的特點，由于地鐵車輛關(guān)鍵零部件的制造工藝多由國外引入，因此在進(jìn)行無損檢測時多采用ISO、EN、NF等相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)，同時結(jié)合相關(guān)鐵路TB標(biāo)準(zhǔn)，如EN1291：2002 《焊縫磁粉探傷驗收等級》、NF F00-090 《鐵路制件磁粉探傷》、《鐵路客車輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

3　地鐵車輛關(guān)鍵部件無損檢測

3.1輪軸無損檢測

目前，國內(nèi)地鐵行業(yè)所使用的車輛一般為A型和B型兩種，最高運行速度不超過100 km·h-1，作為車輛走行部的重要部件，輪軸的無損檢測方式主要是磁粉檢測及超聲波檢測。

圖1　輪對熒光磁粉探傷機(jī)外觀

磁粉檢測主要用于檢測車軸軸身表面及淺表面缺陷，采用濕法連續(xù)法復(fù)合磁化工藝，所使用的設(shè)備一般為在線通過式的輪對熒光磁粉探傷機(jī)(見圖1)，如果磁粉檢測在車輪與車軸分解之后進(jìn)行，則需要固定式的車軸磁粉檢測專用設(shè)備。出于對軸承的保護(hù)，輪對磁粉檢測后必須進(jìn)行退磁處理，在距探傷機(jī)4 m以外，用磁強(qiáng)計在車軸兩端的中心孔附近測量，剩磁應(yīng)符合要求:車軸部位不大于0.5 mT(5 Gs);輪對部位不大于0.7 mT(7 Gs);輪軸部位不大于1.0 mT(10 Gs)。

超聲波檢測主要用于車軸全軸穿透檢查及車輪、制動盤等壓裝部位的檢查，目前地鐵輪對超聲波檢測一般采用手動掃查，按照《鐵路客車輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》要求，穿透檢查一般采用2.5P20Z直探頭,按照圖2所示的方式進(jìn)行掃查，輪軸壓裝部位一般采用斜探頭按照圖3所示方式采用一次波掃查。

圖2　車軸穿透部位檢查示意

圖3　車軸壓裝部位檢查示意

圖4　輪軸檢測部位示意

由于地鐵輪軸不同于鐵路輪軸形式，斜探頭型號無法按照《鐵路客車輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選用，而需要按圖4所示,根據(jù)輪座尺寸結(jié)合探頭一次波所能覆蓋的范圍進(jìn)行選擇，但需要注意的是，由于目前地鐵動車輪軸齒輪箱壓裝部位較長，無法通過斜探頭進(jìn)行掃查，只能在拆除齒輪箱后進(jìn)行，同樣對于在齒輪箱一側(cè)的車輪壓裝部位也只得從車軸外端進(jìn)行檢測。

3.2轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)部件無損檢測

地鐵轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)需要在大修中進(jìn)行無損檢測的部件主要有構(gòu)架、一系鋼彈簧、抗側(cè)滾扭桿裝置、齒輪箱吊桿等桿件，所采用的無損檢測方法以磁粉檢測為主，但由于部件形式不統(tǒng)一，采用的檢測設(shè)備也不同。

3.2.1構(gòu)架

地鐵轉(zhuǎn)向架構(gòu)架一般為箱型焊接的無搖枕結(jié)構(gòu)，屬于較大的異型工件，構(gòu)架焊縫無損檢測一般使用便攜式磁粉探傷儀。目前南京地鐵已對正在大修的幾條線路的構(gòu)架焊縫進(jìn)行了磁粉檢測，結(jié)果顯示構(gòu)架裂紋以線性缺陷或氣孔、縮孔缺陷為主。圖5所示為構(gòu)架焊縫端部缺陷，對于這類缺陷處理方法一般為打磨后焊補。

圖5　構(gòu)架焊縫缺陷

3.2.2一系鋼彈簧

對于一系螺旋壓縮彈簧，其內(nèi)部缺陷以與棒料軸線平行的縱向缺陷為主，需要對鋼簧進(jìn)行縱向直接通電磁化，對于與棒料軸線垂直的橫向缺陷，需要穿棒法磁化，剩磁一般要求不高于0.37 mT。

3.2.3桿件

抗側(cè)滾扭桿、吊桿等均屬于桿件，這類部件磁粉檢測可采用人工方式，也可采用專用桿件磁粉探傷機(jī)，人工方式檢測時則應(yīng)注意必須對桿件進(jìn)行縱向和周向兩個方向的復(fù)合磁環(huán)檢測，避免出現(xiàn)漏檢問題。

3.3車鉤無損檢測

磁粉、超聲波和射線是車鉤檢修中常用的無損檢測方法，采用射線檢測可以直觀顯示車鉤內(nèi)部缺陷形貌，且靈敏度較高，而采用超聲波檢測則可以得到缺陷的深度信息[6]。對于地鐵車輛車鉤無損檢測，一般以磁粉檢測為主;對車鉤緩沖器各零部件的表面及近表面缺陷進(jìn)行檢測時，為降低漏檢率，多采用濕法連續(xù)法旋轉(zhuǎn)磁場檢測。

3.4風(fēng)缸無損檢測

車下風(fēng)缸屬于壓力容器，一般為非鐵磁性的鋁合金材料，因此對這類容器可使用射線或超聲檢測其內(nèi)部缺陷，南京地鐵曾在一號線大修時對前兩列車風(fēng)缸進(jìn)行了驗證性的射線檢測，執(zhí)行EN12517-2:2008標(biāo)準(zhǔn)。

4　結(jié)語

無損檢測技術(shù)已在地鐵車輛的高級別檢修中得到廣泛應(yīng)用，車輛零部件內(nèi)部缺陷檢出對提高車輛維修質(zhì)量及安全性有著十分重要的意義。雖然目前地鐵行業(yè)應(yīng)用的無損檢測技術(shù)主要為磁粉、超聲波等常規(guī)的檢測方法,但隨著無損檢測技術(shù)的不斷進(jìn)步，將會有更多的新技術(shù)在地鐵車輛檢修中發(fā)揮作用。

[1]孫國平.國外機(jī)車車輛走行部件無損檢測的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].國外機(jī)車車輛工藝,1998(6):2-5.

[2]萬升云.無損檢測在機(jī)車車輛工藝上的應(yīng)用(五)渦流檢測[J].鐵道機(jī)車車輛工人,2007(10):29-31.

[3]亓和平.交流電磁場檢測技術(shù)裝備及應(yīng)用[J].石油機(jī)械,2005,33(6):79-81.

[4]冷建成.ACFM技術(shù)及其在鉆修機(jī)械平臺無損檢測中的應(yīng)用[J].無損檢測,2013,35(5):48-49.

[5]沈豪.轉(zhuǎn)向架構(gòu)架探傷的交流電場探測法[J]. 電力機(jī)車與城軌車輛,2004,27(1):40-41.

[6]祁三軍.車鉤兩種無損檢測方法的對比分析[J].軌道交通裝備與技術(shù),2014 (4):51-53.

NDT Technology Application on Metro Train Overhaul

TANG Lu-nan, FENG Wen-hui

(Nanjing Metro Operation Co., LTD., Nanjing 210012, China)

This paper introduces the application of all kinds of NDT technology in railway and subway industries, and analyzes their characteristics and application scope. Focuses are laid on the NDT testing method of metro train axle, bogie, coupler and other key components.

NDT; Metro; Application

2015-07-09

唐魯楠(1989-),男,本科,主要從事城軌車輛轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)高級別維修技術(shù)管理工作。

10.11973/wsjc201603020

TG115.28

A

1000-6656(2016)03-0082-03