軌道交通車輛鋁合金風缸探傷工藝及缺陷分析

俞績偉

關鍵詞∶軌道交通;鋁合金風缸;探傷工藝

在軌道交通領域中，對輕軌列車的要求日益提高，在各種型號列車中，碳鋼風缸逐漸被性能更為優良的鋁合金風缸所取代。鋁合金風缸是列車最重要的壓力承載件，必須對其進行定期的無損檢測和壓力測試，以便能及時地檢測出焊接缺陷，避免其產生安全隱患。上海地鐵AC04、AC09、AC10、12A01等車型都配備了KNORREP2009制動系統。該制動系統配置的是一種由碳纖維和鋁合金制成的風缸。在軌道交通車輛進行時，必須對鋁合金風缸進行射線檢測，并根據不同缺陷采取相應的處理方法。

1軌道交通車輛鋁合金風缸探傷技術的選擇

對于風缸焊接結構，其內部的非破壞性檢查通常是通過射線和超聲波進行的，超聲檢查所需的材料為8mm2以上，而EP2009體系的3種型號的鋁合金風缸的管體厚度為3 mm、3.5 mm和4.5 mm。但由于目標壓力容器的焊接工藝比較復雜，采用超聲波檢測會產生比較復雜的回波，因此需要進行射線探傷。另外，射線檢測能夠直接顯示風缸缺陷的大小和性質，便于定性分析、定性分析，不會對風缸造成損傷。因為列車零件的失效都要追溯到以往的使用和維修狀況，所以，X線檢查的底片可以作為長期的參考[1]。圖1為EP2009制動系統Ⅱ38084系列風缸。

射線檢測就是用陰極燈絲產生的高速電子轟擊目標（X光檢測），或者輻射材料在衰變期間產生的電磁波（Y射線檢測），使整個零件和缺陷部分的透射劑量不同，從而造成了光衰減的不同，從而在底片上形成缺陷圖像。為了安全起見，對軌道交通車輛的風缸進行 X射線檢測，其檢測設備主要有 X線和檢測裝置[2]。

2.1X射線機

X射線發生器由 X射線管、高壓發生器、控制裝置組成。X射線管由陰極、陽極、玻璃外殼三大部件構成，其中陽極、陰極被密封在一個高真空的玻璃外殼中;高壓發生器的主要功能是提供陰極和陽極的直流電壓和燈絲加熱電壓;陰極產生的電子動能不足1%，轉化為 X射線的能量，99%的陽極轉化為陽極的熱量，從而加快陽極溫度的升高，因此必須要用冷卻部件來冷卻射線管;而控制部件則可以調節射線電流、電壓、曝光時間等各種參數，以適應各種工件的檢測要求[3]。

2.2探傷器材

檢測設備主要有像質儀、感光屏、光膜。光譜儀是一種用來測量 X射線底片感光感度的儀器，它通過在感光板上顯示的相位儀圖像，可以判定它是否符合探測技術要求;感光板具有吸收散射光線、增加黑度（縮短曝光時間）、增強感光效果，分為熒光、金屬熒光、金屬熒光和金屬三種類型，通常使用金屬感光板，在風缸探傷中使用鉛板作為感光板;與常規照相薄膜比較，射線探傷膠片有雙面感光膜，以增加感光速度，使曝光時間減少一半，感光性能主要有顆粒度、感度、黑度、對比度和清晰度等感光性能，選擇富士100/C5型薄膜進行鋁合金風缸的無損檢測[4]。

3軌道交通車輛鋁合金風缸射線探傷工藝流程

EP2009制動系統鋁合金風缸主要包含一條縱焊縫和兩條環焊縫，分別用A1、B1和B2表示，如圖2所示。

3.1射線參數

光的靈敏度是由反差和清晰度決定的。在傳輸方向上，厚度相差很大，而光照比較柔和時，會有很高的暗度對比。由于各個照明的尺寸是恒定的，因此，工件的外形，或是沒有在背板上的影像邊緣，都會有一個很大的陰影。內含不明與膠片、感光屏、光能等有關，主要是由于膠片上的光通過膠片受到的輻照。

3.2曝光條件

要確保膠卷的黑度和反差，光線必須具有足夠的能量和強度，其能量取決于管內的電壓和管內的電流。由于光線的輻射損耗較低，光線穿過物

盡可能選用聚焦較少的光源，聚焦較少會造成薄膜上的半影區寬，增大的邊沿會變得更清晰，使不清晰程度下降，增強鄰近區域的反差。幾何模糊性與零件的厚度相關，通過選取合適的光程可以降低零件的幾何清晰度。同時，還應考慮到管內的壓力對感光敏感的作用，按照GB/T3323-2005標準，要求在15 mA/min內進行曝光率的調節，以防止出現過高的管壓。

3.3散射線屏蔽

散射分為前后散射，無論何種散射都會使底板產生灰色煙霧，使反差和清晰程度下降。可以通過多種方式來進行輻射的調節。此處使用了背散式遮光鉛板，也就是在底片的后面加上一層鉛板來吸收輻射，以避免后向散射。

3.4膠片處理

在暗室內人工制作的電影，以便長久地保持可視圖像。薄膜的人工加工工藝可分為顯影、停顯、定影、洗、烘干等工序，干燥時的溫度對制版的品質有較大的影響，而在暗室內則需要控制溫控濕。在放置沖洗溶液時，要防止膠卷上的泡沫，使膠卷不勻。從將定影液裝入膠卷至乳狀物的乳白消失這段期間，即"通透時間"，而定影的整個過程是"通透時間"的2倍。清洗后的膠卷要用棉布或用脫脂溶液進行除濕，不然會造成水分的不均勻。

結語：綜上所述，本文主要針對射線探傷的原理和工藝進行分析，射線探傷技術不僅能較好的避免超聲波探傷帶來的回波干擾，對于探傷結果的準確性也能得到有效保證。因此，建議在軌道交通列車鋁合金探傷工藝中，選擇射線探傷作為主要探傷技術，以保證鋁合金風缸的密閉性得到有效保證。

參考文獻：

[1]黃挺.軌道交通車輛鋁合金風缸探傷工藝及缺陷分析[J].隧道與軌道交通，2019（S2）：228-231.DOI：10.13547/j.cnki.dxgcysd.2019.s2.052.

[2]馮春錦.搭接式副風缸漏泄故障原因分析與防治[J].科技與創新，2017（06）：73+78.DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.073.

[3]邱友勝，張偉，楊洪慶.機車16MnDR總風缸縱、環縫的焊接工藝試驗及應用[J].金屬加工（熱加工），2008（04）：49-50+56.

[4]鄔移華，劉豫湘，吳智，胡宇峰.低溫下總風缸的選材分析及強度計算[J].電力機車與城軌車輛，2003（03）：22-25.DOI：10.16212/j.cnki.1672-1187.2003.03.007.

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