GQ80型铁路罐车的射线检测

余小清，王建红

（西安轨道交通装备有限责任公司，西安 710086）

GQ80型铁路罐车为西安轨道装备公司研发的新一代80t级铁路罐车，罐车为无底架结构。罐体主要由封头、圆锥筒体（锥筒）、圆柱筒体（直筒）三部分组成，如图1所示。

图1 GQ80型铁路罐车罐体结构示意

筒体中部为直筒，两端为封头，锥筒连接直筒和封头。直筒上部壁厚8mm、下部壁厚10mm，材料为Q450NQR1。圆锥筒体壁厚10 mm，材料为Q450NQR1。封头壁厚10mm，材料为Q345R。罐车装载的轻油易燃，属于铁路危险货物。

GQ80型罐车罐体在运行过程中受到列车牵引力、路轨通过转向架传递给罐体的垂直和横向动作用力、冲击震动等复杂动力的作用。罐体焊接缺陷在列车运行过程中可能出现扩展，进而发生安全事故。

GQ80型铁路罐车装载的轻油一旦发生泄漏，不仅影响行车安全和用户对罐车的使用，还容易引起火灾。此外，轻油泄漏后，运行中的罐车还会对铁路沿线产生大范围污染。经过分析，罐体渗漏基本都是由于罐车制造时的焊接缺陷引起的［1］。因此，铁路罐车作为铁路危险货物的主要运输工具，对罐体对接接头进行无损检测非常有必要［2］。

1 罐体对接接头无损检测方法

罐体对接接头的主要缺陷为未焊透、气孔、夹渣，这些缺陷大部分位于焊缝内部，可以选择的无损检测方法有超声检测和射线检测。

焊缝超声检测主要有A 型脉冲反射式超声检测、相控阵超声检测和衍射时差法超声检测三种方法。ASTM E 2700－2009《焊缝接触式超声相控阵检测方法》适用的厚度范围为9～200mm［3］，JB／T 4730.10－2010《衍射时差法超声检测》适用的厚度范围为12～400 mm。GQ80罐体板厚T在8～10mm之间，超出了相控阵和TOFD 标准的适用范围，不宜采用相控阵或TOFD 超声检测。A 型脉冲反射式超声检测在罐车制造行业应用最为广泛，但GQ80罐体的两个结构特点不适合采用脉冲反射式超声检测。

1.1 焊缝宽度对检测的影响

根据产品图纸，罐体对接焊缝宽度为16～23mm，如图2所示。

图2 罐体各部分对接接头尺寸

为保证检测到对接接头整个截面，超声探头的K值必须满足下式［4］：

式中：a为上焊缝宽度的一半；b为下焊缝宽度的一半；l0为探头的前沿长度；T为母材厚度。

但GB／T 11345－2013［5］，TB／T 1558.2－2010［6］，JB／T 4730.2－2005《射线检测》等焊接接头超声检测标准均要求探头折射角在35°～70°之间，允许的最大K值为3，导致即使选取K3的探头，T为8mm 这部分罐体焊缝仍有部分焊接接头扫查不到。

1.2 封头直边长度对检测的影响

采用焊缝一次反射波法超声检测时，探头的移动长度L应满足：

焊缝两侧板厚不等时取薄板侧厚度值。

根据产品图纸，封头直边长度为40 mm，小于超声检测必须的75 mm。当探头在封头侧扫查封头端环缝时，封头直边长度满足不了单面双侧扫查对探头移动距离的要求。

基于超声检测和射线检测的优缺点，国内外同类产品在标准中明确规定对罐体对接接头采用射线检测法，如表1所示。

表1 有关标准对危险货物罐体对接接头射线检测要求

AAR M－1002《罐车规范》规定的射线检测方法包括射线照相、实时成像检测及计算机射线照相检测三种方法［7］。GQ80罐体壁厚8～10mm，适宜采用射线检测。国内研究表明，实时成像技术与射线照相具有同等缺陷检测能力［8］，对提高铁路罐车检测效率具有重要意义。

2 罐体对接接头射线检测的质量标准

2.1 GQ80罐体对接接头缺陷允许限度

罐体在列车运行过程中为受力部件，罐体装载危险货物，罐体对接接头为全焊透结构，对接接头不允许裂纹、未熔合、未焊透类缺陷出现。罐车壁厚8～10mm，气孔是引起泄漏的主要原因之一，因此不允许直径大于4mm，长度大于6mm 的气孔缺陷存在。

2.2 国内外同类产品的质量标准

2.2.1 北美铁路罐车质量标准

AAR标准规定下列缺陷的焊缝视为不合格：任何形式的裂纹、未熔合或未焊透；单个气孔直径大于0.3T（T为罐体板厚）；单个条形夹渣的长度大于6.35mm。

2.2.2 液体危险货物罐式集装箱及汽车罐车质量标准

GB 18564.1－2006及JB／T 4782－2007规定对接接头射线检测按照JB／T 4730.2－2005执行，合格级别不低于JB／T 4730.2－2005规定的Ⅲ级。

2.2.3 移动式压力容器（铁路罐车、汽车罐车、罐式集装箱）质量标准

TSG R 005－2011《移动式压力容器安全技术监察规程》规定：罐体100%射线检测的，合格级别不低于JB／T 4730.2规定的Ⅱ级；罐体局部（≥20%）射线检测的，合格级别不低于JB／T 4730.2规定的Ⅲ级。

2.3 GQ80型铁路罐车射线检测质量标准

经比较，罐体射线检测的质量要求与液体危险货物汽车罐车、罐式集装箱射线检测质量标准JB／T 4730.2－2005 Ⅲ级基本相同。因此，罐车射线检测质量标准可采用JB／T 4730.2规定的Ⅲ级。

3 罐体对接接头射线检测比例

3.1 罐体对接接头质量等级

罐体对接接头设计的质量等级为EN 15085－5：2007《铁道车辆及其部件的焊接》规定的CPC1，相应的焊缝检验等级为CT2，即射线检测最低比例为：每个罐体焊缝10%长度，或者100%射线检测每10个罐体中的1个罐体。

3.2 其他同类产品射线检测的比例

3.2.1 AAR 铁路罐车检测比例

应对压力罐车罐体进行100%的射线探伤；非压力罐车在生产工艺稳定的前提下，仅对罐体丁字接头进行射线检测。

3.2.2 液体危险货物公路罐车、罐式集装箱检测比例

GB 18564.1及JB／T 4782规定射线检测比例不少于每条对接接头的10%。射线检测发现超标缺陷时，应在该缺陷两端的延伸部位增加检测长度，增加的长度不应小于该条对接接头长度的10%。若仍有超标缺陷，则对该对接接头做100%射线检测。

3.3 GQ80射线检测比例

根据罐车罐体对接接头质量等级，同时参照其他液体危险货物罐式运输工具射线检测比例，批量制造的GQ80罐车射线检测比例定为不少于罐车数量的10%。射线检测抽查发现缺陷后，对焊接工艺进行改进，可以避免含有批量危害性缺陷的罐车存在，通过工艺改进措施保证铁路罐车对接接头质量。

4 结语

（1）每批生产的第一辆罐车须进行射线检测。对于批量生产的罐车，在生产工艺稳定的条件下，每10辆至少抽查1辆进行射线检测。

（2）凡要求检测的罐体，应对罐体所有对接接头进行射线检测。

（3）射线检测按照JB／T 4730.2－2005的规定执行，射线检测技术等级不低于AB级，合格级别不低于Ⅲ级。

［1］李秀娥，杨月芳.铁路危险货物自备罐车安全管理的探讨［J］.铁道货运，2007（3）：36－39.

［2］贾敏，高金生，程平，等.无损检测技术在货车新造及检修中的运用［J］.铁道车辆，2010（10）：14－19.

［3］李衍.焊缝相控阵检测－最新国际标准介绍［J］.无 损探伤，2012（5）：9－11.

［4］郑晖，林树清.超声检测［M］.北京：中国劳动出版社，2009：279－280.

［5］GB／T 11345－2013 焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定［S］.

［6］TB／T 1558.2－2010 机车车辆焊缝无损检测 第2部分：超声检测［S］.

［7］AAR M－1002 罐车规范［S］.

［8］郑世才.数字射线检测技术Ⅳ：等价技术级别评定［J］.无损检测，2014，36（10）：5－8.