鐵路貨車輪對輪座鑲入部超聲波探傷存在問題

付國瑞

摘要：鐵路貨車是鐵路貨物運輸的運載工具，輪軸是鐵路車輛上關系運行安全的重要部件。為滿足鐵路貨車運輸提速、重載的要求，以及在役車輛車軸的運用狀況日趨惡劣，相應對鐵路車輛廠段修車軸的探傷技能及車輛超聲波探傷技術也提出了更高的要求。然而，目前使用的超聲波探傷工藝及探傷設備仍存在一定的問題，特別是對輪座鑲人部等隱蔽部位的探傷問題還待解決。

關鍵詞：鐵路貨車；輪對；輪座鑲入部；超聲波探傷

一、存在問題分析

（一） 微機控制超聲波探傷機未對探頭定位進行即時監控

探頭定位關系到車軸被探測部位是否被超聲波主聲束完全覆蓋，探頭固定在油缸傳動桿端部，輪座鑲入部采用0°、45°、54.4°三晶片組合探頭在軸身上探測，探傷工對探頭人工定位后，探頭油缸被固定在曲軸連桿上，曲軸轉動帶動探頭移動。當探傷機工作中由于連接處松動，探頭定位發生偏移，而探傷機不能自檢此故障。軸頸卸荷槽部位采用0°、23.3°、27.3°端面組合探頭在車軸端面探測，探頭油缸通過重錘和感應接近開關進行定位，當探頭未對準車軸縱向中心線時，探傷機不能自檢。探頭定位發生偏移，造成車軸被探測部位漏探。

（二） 輪對壓裝油膜對鑲入部探測聲波的影響

為防止輪座拉傷及起壓裝潤滑作用，有關文件規定“輪對組裝前，輪座表面及輪毅孔內徑面須潔凈，均勻涂抹純植物油。”對于剛壓裝好的輪對，壓裝面上都有一層油膜，在較短的時間內對輪座鑲人部探傷檢查時會產生一個很強的界面（油膜）反射波，而且分布不均勻，但該反射波隨著輪對的運用會逐漸減弱，就是說檢修輪對探傷不存在這樣的問題，但新壓裝的輪對油膜反射波卻很強，這就很容易導致探傷工誤判成輪座壓裝拉傷，進而退輪檢查，造成輪對造修成本的增加和浪費。

（三）微機控制超聲波探傷機工作中不能對輪對轉速監控和調整

輪對轉動部分采用微型擺線減速機和一對1∶1的傳動鏈輪，帶動轉輪器轉動，旋轉線速度為1850mm/min，固定不可調。輪對車輪滾動圓直徑為840mm時，軸身探測面的旋轉線速度為405mm/min；車輪滾動圓直徑為760mm時，軸身探測面的旋轉線速度為447mm/min，當車輪滾動圓直徑過小時，軸身探測面轉動線速度過快，輪座鑲入部不能被主聲束完全掃查，易造成車軸輪座部位局部漏探。

（四） 探傷儀靈敏度校驗達不到檢測實際缺陷的要求

根據超聲波探傷原理，輪軸超聲波探傷是用當量對比法來確定缺陷大小的，即以lmm人工裂紋反射波高達滿幅80%的當量值為基準，并進行人工裂紋補償10db～12db，以此作為橫波斜探頭的探傷靈敏度，探傷中的缺陷波與該值進行比較，小于該值時判定為輪對正常，大于該值時判定為輪對裂紋。經實踐證明在相同缺陷深度的情況下，無論是輪座鑲人部表面的縱向拉傷還是橫向拉傷，其反射波幅都會比人工裂紋小，都需要比1mm人工裂紋更高的檢測靈敏度才能發現。標準試塊、半軸實物試塊或樣板輪對的人工裂紋與輪座鑲人部部位的實際裂紋或拉傷的溝槽相比較，在裂紋部位、裂紋走向或拉傷部位的狀態等方面都存在較大的差異，而且這些因素都會影響缺陷的回波高度，因此用現行試塊校驗出來的探傷靈敏度在回波上幾乎難以辨認出缺陷來。

二、改進建議

（一） 改變輪座鑲入部探傷方法

當在軸身上探測輪座鑲人部發現有可疑回波時，為避免將縫隙波或油膜反射波誤判為缺陷波，同時確認裂紋或拉傷的真實深度，建議使用橫波斜探頭在軸頸上對該部位進行探傷檢查（如檢修輪對帶有軸承須退卸軸承）。當用橫波斜探頭（K）I在軸頸上對輪座鑲人部外側探測時，超聲波主聲束與裂紋夾角趨近于垂直，這樣，裂紋在超聲波主聲束垂直方向的投影基本不變，探測到的裂紋比較接近真實裂紋，同時在底波前也不會出現縫隙波，探測結果能有效地反映裂紋的危害程度，有利于行車安全。

（二） 對微機控制超聲波探傷機性能進行改進

（1）在微機控制超聲波探傷機曲軸連桿的油缸的固定部位安裝感應接近開關或光控開關，在軸端組合探頭側面安裝距離檢測裝置，檢測探頭距軸端部距離，這些裝置要被探傷機控制系統時時監控，當探頭定位發生偏移時監控停止工作，保證車軸探測部位被探頭超聲波主聲束完全掃查而不會漏探。（2）在軸端組合探頭鋼骨架斷面加工3條凹槽，加裝供油脂管路，探傷機工作中管路不停地將軸承脂供給軸端部，保證探頭與軸端面耦合良好。（3）增設控制系統對輪對轉速進行監控和調整，使車軸軸身探測面旋轉線速度均為405mm/min，保證輪座鑲入部被探頭主聲束完全掃查。（4）將微機控制超聲波探傷機中的單通道數字式超聲波探傷儀改為多通道數字式超聲波相控陣技術，并編程各通道一致的探傷靈敏度和判傷辨別系統。

（三） 完善探傷設備

由于A型脈沖反射式超聲波探傷儀在探測輪座鑲人部時存在探測盲區和缺陷，在目前鐵路的安全形勢如此嚴峻的情況下，為更好地對缺陷的安全風險進行評估，確保萬無一失，建議增加既能夠觀察“A”型掃描波形的反射波，同時又能夠顯示車軸各壓裝部位狀況，“B”型掃描圖像的車軸超聲波探傷設備，這樣無論是組裝輪對還是檢修輪對，車軸的各部橫截面及縱截面上的所以缺陷的聲像都直觀地顯示出來，這樣可以彌補單獨使用A型顯示超聲波探傷的缺陷，同時探傷工也可以完全可靠地判定缺陷的危害程度，以提高車軸探傷的準確性、可靠性和探傷精度，有效地發現車軸的疲勞裂紋和縮短檢測時間，確保鐵路運輸安全。

三、結束語：

鐵路安全運輸問題始終是鐵路工作的重中之重，隨著鐵路運輸向高速、重載方向的發展，運輸量逐步增長，在役輪對的性能也面臨嚴重考驗，鐵路貨車輪對探傷結果的有效性，將影響到鐵路運輸是否安全。為了避免和減少由這種因素引發的故障，對輪對探傷的質量要求將越來越高。本文針對鐵路貨車車輛輪對輪座鑲入部探傷工作中存在的問題進行分析并提出相關的建議，希望通過此文可以與相關的研究者進行交流與學習，進而達到改進車軸探傷工藝、提高車軸探傷可靠性的目的。

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