趙揚(yáng)，于麗麗，宋全知，高金生

（中車齊齊哈爾車輛有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161002）

0 引言

鐵路貨車搖枕、側(cè)架作為轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件，在鐵路貨車不斷重載、提速的大環(huán)境下，其內(nèi)部質(zhì)量的可靠性對(duì)保障鐵路運(yùn)輸安全尤為重要[1-2]。鐵路貨車搖枕、側(cè)架的質(zhì)量檢測(cè)主要有熒光磁粉[3-5]、超聲波[6-7]、低能X射線膠片照相及密實(shí)度解剖等方法[8]，以上方法在很多場(chǎng)合受到一定限制[9]且均存在弊端。目前，我國某些企業(yè)和研究所已經(jīng)開始利用高能X射線工業(yè)CT和DR[10]檢測(cè)技術(shù)對(duì)鐵路貨車搖枕、側(cè)架內(nèi)部缺陷實(shí)施檢測(cè)，但主要用于搖枕、側(cè)架內(nèi)部較大缺陷的篩檢，對(duì)如何利用DR檢測(cè)技術(shù)完成搖枕、側(cè)架內(nèi)部缺陷的檢測(cè)沒有指導(dǎo)性意見。

由于DR掃描是射線從單一方向穿透工件，而搖枕、側(cè)架近似為箱形結(jié)構(gòu)，工件內(nèi)部缺陷會(huì)投影至同一平面，如果以此缺陷圖像評(píng)定，結(jié)果不合理，而且多數(shù)搖枕、側(cè)架均會(huì)不合格；雖然CT掃描可解決這一問題，但由于成本和效率原因，不能所有缺陷均通過CT掃描確定缺陷位置，所以應(yīng)研究科學(xué)合理的檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)高能X射線DR檢測(cè)技術(shù)對(duì)搖枕、側(cè)架檢測(cè)部位內(nèi)部缺陷有效、快捷的檢測(cè)。以我國鐵路貨車DZ1型搖枕、側(cè)架為例，研究利用高能X射線DR檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)其內(nèi)部缺陷的方法。

1 檢測(cè)部位的確定

根據(jù)TB/T 3012—2006《鐵道貨車鑄鋼搖枕、側(cè)架技術(shù)條件》和TB/T 3105.1—2009《鐵道貨車鑄鋼搖枕、側(cè)架無損檢測(cè) 第1部分：射線照相檢驗(yàn)》中提出的我國現(xiàn)有鐵路貨車搖枕、側(cè)架X射線探傷的相關(guān)要求，對(duì)DZ1型搖枕、側(cè)架A、B部位射線照相布片位置進(jìn)行劃分（見圖1、圖2）。

2 檢測(cè)方法

圖1 搖枕A、B部位射線照相布片位置示意圖

圖2 側(cè)架A、B部位射線照相布片位置示意圖

（1）首先對(duì)搖枕、側(cè)架實(shí)施旋轉(zhuǎn)角度的DR掃描，獲取DR圖像，整體調(diào)節(jié)，觀察檢測(cè)部位缺陷顯示狀況，初步確定搖枕、側(cè)架檢測(cè)方法。

（2）針對(duì)搖枕、側(cè)架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，局部調(diào)節(jié)，根據(jù)各檢測(cè)部位缺陷顯示狀況確定最終旋轉(zhuǎn)角度。

（3）以搖枕、側(cè)架0°和90°DR掃描圖像為基礎(chǔ)，通過旋轉(zhuǎn)角度的DR掃描圖像確定缺陷所在位置，對(duì)不能確定的缺陷適當(dāng)考慮進(jìn)行CT掃描，最終結(jié)合各掃描圖像中缺陷顯示進(jìn)行綜合評(píng)定。

3 搖枕檢測(cè)方法試驗(yàn)

3.1 整體圖像

對(duì)搖枕實(shí)施0°和90°DR掃描，獲取2幅搖枕DR掃描圖像（見圖3）。以5°為步進(jìn)值，分別對(duì)搖枕實(shí)施旋轉(zhuǎn)角度10°～60°的DR掃描，獲取11幅搖枕DR掃描圖像，對(duì)搖枕實(shí)施70°和80°DR掃描，獲取搖枕掃描圖像。

通過圖像對(duì)比分析可知，搖枕90° DR掃描圖像能夠檢測(cè)AL2、AR2、BL2、BL3、BL4、BR2、BR3、BR4、AM2、AM3、AM4、AM7、AM8、AM9部位缺陷，但存在與非檢測(cè)部位缺陷重疊現(xiàn)象；結(jié)合0°和30°～50°的DR掃描圖像可確定搖枕BL2、BR2、AM2、AM7部位缺陷；結(jié)合0°和-30°～-50°的DR掃描圖像可確定搖枕BL4、BR4、AM4、AM9部位缺陷。旋轉(zhuǎn)角度20°～60°的DR掃描圖像能夠檢測(cè)搖枕AL1、AR1、BL1、BR1、AM1、AM6部位缺陷，但以旋轉(zhuǎn)角度30°～50°的DR掃描圖像缺陷顯示最佳；旋轉(zhuǎn)角度-30°～-50°的DR掃描圖像顯示搖枕AL3、AR3、BL5、BR5、AM5、AM10部位缺陷效果最佳。

3.2 局部圖像

3.2.1 AL1部位

對(duì)搖枕AL1部位旋轉(zhuǎn)40°、45°DR掃描圖像進(jìn)行調(diào)節(jié)，該部位缺陷顯示見圖4。

對(duì)該部位進(jìn)行CT檢測(cè)，獲取CT圖像（見圖5），確定旋轉(zhuǎn)角度30°～50° DR掃描圖像可以檢測(cè)AL1部位缺陷。由于搖枕為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)角度圖像可檢測(cè)AR1部位缺陷，-30°～-50° DR圖像可檢測(cè)AL3和AR3部位缺陷。

3.2.2 BR1部位

對(duì)搖枕BR1部位旋轉(zhuǎn)角度40°、45°DR掃描圖像缺陷顯示見圖6。對(duì)該部位進(jìn)行CT檢測(cè)，獲取CT圖像（見圖7），確定旋轉(zhuǎn)角度30°～50°DR圖像可以檢測(cè)BR1部位缺陷。由于搖枕為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)角度圖像可檢測(cè)BL1部位缺陷，-30°～-50°DR圖像可檢測(cè)BR5和BL5部位缺陷。

3.2.3 AM1和AM6部位

圖3 搖枕DR掃描圖像

圖4 搖枕AL1部位掃描圖像缺陷顯示

圖5 AL1部位CT圖像

圖6 搖枕BR1部位掃描圖像缺陷顯示

圖7 BR1部位CT圖像

對(duì)搖枕AM1和AM6部位旋轉(zhuǎn)角度30°、35°、40°、45°實(shí)施DR掃描獲取缺陷圖像。對(duì)該部位進(jìn)行CT檢測(cè)，獲取CT圖像（見圖8），確定旋轉(zhuǎn)角度30°～50°DR圖像可以檢測(cè)AM1和AM6部位缺陷。由于搖枕為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)角度-30°～-50°DR圖像可檢測(cè)AM5和AM10部位缺陷。

4 側(cè)架檢測(cè)方法試驗(yàn)

4.1 整體圖像

對(duì)側(cè)架實(shí)施0°和90°DR掃描，獲取2幅側(cè)架DR掃描圖像（見圖9）。與搖枕試驗(yàn)方法一致，獲取側(cè)架各旋轉(zhuǎn)角度DR圖像。

圖8 AM1和AM6部位CT圖像

圖9 側(cè)架掃描圖像

通過圖像對(duì)比分析可知，側(cè)架90° DR圖像能夠檢測(cè)CAL2、CAR2、B2、B5、B8、B11部位缺陷，但存在與非檢測(cè)部位缺陷重疊現(xiàn)象，結(jié)合旋轉(zhuǎn)角度的DR掃描圖像僅能確定某些部位缺陷；旋轉(zhuǎn)角度0°和40°～60°的DR掃描圖像可以有效檢測(cè)CAL3和CAR3部位缺陷，旋轉(zhuǎn)角度0°和-40°～-60°的DR掃描圖像可以有效檢測(cè)CAL1和CAR1部位缺陷；旋轉(zhuǎn)角度10°～40°的DR掃描圖像可以有效檢測(cè)CAL2和CAR2部位缺陷；旋轉(zhuǎn)角度10°～40°的DR掃描圖像可以有效檢測(cè)B1和B10部位缺陷，旋轉(zhuǎn)角度-10°～-40°的DR掃描圖像可以有效檢測(cè)B3和B12部位缺陷；旋轉(zhuǎn)角度30°～60°的DR掃描圖像可以有效檢測(cè)B2和B11部位缺陷；旋轉(zhuǎn)角度40°～60°的DR掃描圖像可以有效檢測(cè)B6和B9部位缺陷，旋轉(zhuǎn)角度-40°～-60°的DR掃描圖像可以有效檢測(cè)B4和B7部位缺陷。

4.2 局部圖像

4.2.1 CAL3部位

對(duì)側(cè)架CAL3部位旋轉(zhuǎn)角度50°、55°DR掃描圖像進(jìn)行調(diào)節(jié)，該部位缺陷顯示見圖10。對(duì)該部位進(jìn)行CT檢測(cè)，獲取CT圖像（見圖11），確定旋轉(zhuǎn)角度40°～60°DR掃描圖像與CT檢測(cè)結(jié)果一致，該部位無缺陷顯示。由于側(cè)架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)角度圖像可檢測(cè)CAR3部位缺陷，-40°～-60°DR掃描圖像可以檢測(cè)CAL1和CAR1部位缺陷。

4.2.2 CAL2部位

圖10 側(cè)架CAL3部位掃描圖像缺陷顯示

圖11 CAL3部位CT圖像

對(duì)側(cè)架CAL2部位旋轉(zhuǎn)角度15°、20°、30°、40°DR掃描圖像進(jìn)行調(diào)節(jié)，該部位缺陷顯示見圖12。對(duì)該部位進(jìn)行CT檢測(cè)，獲取CT圖像（見圖13），確定旋轉(zhuǎn)角度10°～40°DR掃描圖像與CT檢測(cè)結(jié)果一致，該部位無缺陷顯示。由于側(cè)架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)角度圖像可檢測(cè)CAR2部位缺陷。

4.2.3 B1部位

對(duì)側(cè)架B1部位旋轉(zhuǎn)角度15°、20°、30°、40°實(shí)施DR掃描獲取圖像，對(duì)該部位進(jìn)行CT檢測(cè)，獲取CT圖像，確定旋轉(zhuǎn)角度10°～40°DR圖像可以檢測(cè)B1部位缺陷。由于側(cè)架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)角度圖像可檢測(cè)B10部位缺陷，旋轉(zhuǎn)角度-10°～-40°的DR掃描圖像可以有效檢測(cè)側(cè)架B3和B12部位缺陷。

圖12 側(cè)架CAL2部位掃描圖像缺陷顯示

圖13 CAL3部位CT圖像

4.2.4 B2部位

對(duì)側(cè)架B2部位旋轉(zhuǎn)角度15°、20°、30°、40°實(shí)施DR掃描獲取圖像，對(duì)該部位進(jìn)行CT檢測(cè)，獲取CT圖像，確定旋轉(zhuǎn)角度30°～60°DR掃描圖像可以檢測(cè)B2部位缺陷。由于側(cè)架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)角度圖像可檢測(cè)B11部位缺陷。

4.2.5 B6、B9部位

對(duì)側(cè)架B6、B9部位旋轉(zhuǎn)角度50°、55°DR掃描圖像進(jìn)行調(diào)節(jié)，該部位缺陷顯示見圖14。對(duì)該部位進(jìn)行CT檢測(cè)，獲取CT圖像（見圖15），確定旋轉(zhuǎn)角度40°～60° DR圖像可以檢測(cè)B6、B9部位缺陷。由于側(cè)架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)角度-40°～-60°DR圖像可以檢測(cè)B4、B7部位缺陷。

圖14 側(cè)架B6、B9部位掃描圖像缺陷顯示

圖15 B6、B9部位CT圖像

5 結(jié)束語

通過試驗(yàn)、分析、研究、驗(yàn)證可以確定，采用科學(xué)合理的檢測(cè)方法，利用高能X射線DR檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)搖枕、側(cè)架X射線檢測(cè)部位缺陷有效、快捷的檢測(cè)，但由于搖枕、側(cè)架結(jié)構(gòu)原因，某些檢測(cè)部位缺陷需結(jié)合CT檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合判定。