周 翔

(南通友聯(lián)數(shù)碼技術(shù)開發(fā)有限公司，江蘇 南通 226000)

隨著貨車探傷新技術(shù)、新工藝、新裝置的不斷發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)《關(guān)于印發(fā)<鐵路貨車輪軸組裝、檢修及管理規(guī)則>的通知》(鐵運(yùn)[2007]98號，以下簡稱“舊輪規(guī)”)已不能完全符合實際需求，于是中國鐵路總公司組織制定了《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》(TG/CL224—2016，以下簡稱“新輪規(guī)”)，并于2017年1月1日在各個車輛段正式實施使用。

1 修改內(nèi)容

為了適應(yīng)目前鐵路貨車提速和安全運(yùn)行的要求，新輪規(guī)在靈敏度的確定方法、探頭參數(shù)值、儀器性能等幾個主要方面進(jìn)行了重新制定，提高了超聲波探傷的效率和質(zhì)量。

1.1 統(tǒng)一探傷靈敏度確定方法

探傷靈敏度的高低直接影響發(fā)現(xiàn)小缺陷的能力。靈敏度越高,能檢出的最小缺陷就越小,漏檢率小[1]；但靈敏度過高時雜波變多,給判定缺陷傷波帶來干擾。因此探傷靈敏度要適中,以能發(fā)現(xiàn)質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定檢出的最小缺陷為準(zhǔn)?！靶螺喴?guī)”統(tǒng)一規(guī)定了靈敏度確定方法。

除了RD2型非突懸輪軸輪座外側(cè)靈敏度在實物試塊上確認(rèn)，其余都在標(biāo)準(zhǔn)試塊上進(jìn)行測距標(biāo)定和確定靈敏度，并在補(bǔ)償相應(yīng)增益值后再在相應(yīng)半軸實物試塊上進(jìn)行實物對比，使得探傷靈敏度標(biāo)定方法更為科學(xué)。

1.2 加強(qiáng)對儀器狀態(tài)的檢查

為了確保客車輪軸超聲波探傷設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)，“新輪規(guī)”對超聲波探傷設(shè)備的季度性能作出了新的規(guī)定。在超聲波探傷設(shè)備季度性能中增加了檢查超聲波探傷儀的狀態(tài)(包括外觀及顯示屏狀態(tài) ，電源、電池狀態(tài) ，按鍵、旋鈕、接口狀態(tài))，明確要求新購置、返廠維修及定期檢修后的探傷儀器，首次使用前應(yīng)按季度性能檢查的要求進(jìn)行檢查并做好記錄。

1.3 提高探傷儀性能指標(biāo)

超聲波探傷儀的主要性能指標(biāo)有水平線性、垂直線性、靈敏度余量、分辨率等,其中水平線性指標(biāo)影響著缺陷定位，且水平線性誤差越小,定位精度就越高[2]。因此“新輪規(guī)”規(guī)定每季度對上述指標(biāo)進(jìn)行1次檢測且檢測結(jié)果應(yīng)完全符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求(水平線性誤差要小于或等于1%)。

1.4 調(diào)整直探頭頻率

探頭發(fā)射出的超聲波由各種頻率的正弦波疊加而成，通過FFT傅立葉變換進(jìn)行頻譜分析時，可以看到探頭發(fā)射出的超聲波的頻率分布，其中幅度值最大的頻率為探頭頻率。超聲波探頭頻率在很大程度上決定了超聲波對缺陷的探測能力。當(dāng)超聲波頻率過高時,由公式C=λf(C為超聲波速度，m/s;λ為波長，m;f為頻率,Hz)可知：波長短時，高頻超聲波聲束窄、擴(kuò)散角小、能量集中,從而發(fā)現(xiàn)缺陷的能力變強(qiáng)，且分辨率高，缺陷定位準(zhǔn)確[3]；但同時掃査范圍變小，僅能發(fā)現(xiàn)聲束軸線附近的缺陷，對于裂紋等具有明顯反射指向性的面狀缺陷，如果超聲波不是近于垂直入射到裂面上，在檢測方向上就不會產(chǎn)生足夠大的回波讓探頭接收。因此，當(dāng)檢測面粗糙時，高頻聲波容易發(fā)生散射，不易射入工件內(nèi)部；工件晶粒粗大時，高頻聲波波長與金屬晶粒的大小相當(dāng)或更小，工件內(nèi)部的超聲波衰減大，從而沒有足夠的穿透能量。另外，晶界之類的反射還會出現(xiàn)其他雜波，使缺陷不易檢出，漏檢率增加。因此“新輪規(guī)”將全軸穿透直探頭的頻率調(diào)整為2.0 MHz。

1.5 確定小角度縱波探頭與橫波斜探頭角度

“舊輪規(guī)”中手工探傷用小角度縱波探頭與橫波斜探頭角度值給了一個范圍，用戶自行選擇范圍內(nèi)的角度對輪軸進(jìn)行探傷，使得各個車輛段使用探頭的角度值各不相同，導(dǎo)致了探傷靈敏度的值千差萬別，從而對同一個缺陷的定量存在著差異?！靶螺喴?guī)”明確規(guī)定了小角度縱波探頭與橫波斜探頭角度的值，如表1所示。

表1不同軸型各部位使用探頭角度值
Table1Probeanglevalueforeachpartofdifferentshafttypes(°)

軸型軸端掃查軸頸根部軸身掃查鑲?cè)氩績?nèi)側(cè)突懸軸軸身掃查鑲?cè)氩客鈧?cè)非突懸軸軸身掃查鑲?cè)氩客鈧?cè)軸頸掃查鑲?cè)氩客鈧?cè) RD2 22.54552.454.545 RE2A 22.54552.4/45 RE2B 264552.4/45 RF2 274552.4/45

2 結(jié)論與建議

“新輪規(guī)”保證了每個車輛段使用相同規(guī)格的探頭，統(tǒng)一了探傷靈敏度的確定方法，方便了相關(guān)部門的統(tǒng)一管理，大大提高了探傷的效率和質(zhì)量，為鐵路貨車安全行走提供了保障。但執(zhí)行“新輪規(guī)”時也要注意以下幾點(diǎn)：

(1)探傷時，要嚴(yán)格按照“新輪規(guī)”要求的方式進(jìn)行掃査，保證聲束能覆蓋整個檢査區(qū)。其中特別要注意的是：探頭方向，因為探頭方向的改變會導(dǎo)致入射波方向不同，使得靈敏度發(fā)生變化；掃査速度，要保證缺陷回波能充分地被探頭接收，使得屏幕上的波形顯示清晰。掃査過程中還要給探頭以適當(dāng)、均勻的壓力[4]，因為壓力不同時耦合液厚度會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致靈敏度值不穩(wěn)定。

(2)提高制作半軸實物試塊的標(biāo)準(zhǔn)。制作實物對比試塊的材料要均勻，透聲性能要好,保證試塊的材料和被檢工件材料一致[5]。

(3)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)，每班開工前要校驗超聲波探頭的角度和探傷靈敏度，防止探頭磨損對探傷結(jié)果的影響。