HXD1C型机车轮对的超声波探伤工艺试验

2016-02-16陈士华黄振华姚荣文刘仕远钱政平

轨道交通装备与技术 2016年5期

关键词：压装车轴试块

陈士华黄振华姚荣文刘仕远钱政平

(1.中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司江苏常州 213011；2. 广州电力机车有限公司广东广州 510800)

HXD1C型机车轮对的超声波探伤工艺试验

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(1.中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司江苏常州 213011；2. 广州电力机车有限公司广东广州 510800)

轮对镶入部通常采用小角度纵波探头检测，HXD1C型机车轮对初次工艺试验时使用2.5 MHz小角度探头，检测中出现较高压装回波。试验表明，折射角相同的情况下，4 MHz比2.5 MHz的小角度探头压装波更低，有利于识别疲劳裂纹反射波。

HXD1C型机车；轮对；超声波探伤；试验

长期以来，轨道交通系统采用超声波探伤和磁粉探伤方法，定期对轮对容易产生疲劳裂纹的部位进行检测，发现轻微疲劳裂纹的进行镟修，严重者更换车轴，有效保证了列车的运行安全，取得了良好效果。

在不退轮的状态下，使用小角度纵波探头从轴的两端面检查轮座镶入部、齿轮镶入部、抱轴箱镶入部的疲劳裂纹，试验过程中，发现2.5 MHz小角度探头在HXD1C型机车轮对镶入部检测时出现较高压装波，影响探伤评定，改换相应角度的4MHz的小角度探头后，在灵敏度相同的情况下压装波高度小于20%，信噪比大大提高。对检测中发现的车轮螺

栓孔回波进行了说明，另外，当轮座外侧小角度探头检测出现疑似缺陷回波时，采用横波斜探头复验，可以区分假缺陷回波。

1 HXD1C型机车车轴试块和各部位探头折射角选择

HXD1C型机车车轴试块参数如图1所示。人工线切割槽编号说明：单一数字编号表示刻槽深度1 mm，数字编号右上角带“′”的，表示刻槽深度2 mm，数字编号右上角带“″”的，表示刻槽深度5 mm，所有线切割槽宽度都是0.2 mm。

图1 HXD1C型机车车轴试块尺寸图

各镶入部位检测使用的小角度探头折射角分别为：1号和6号部位10°，10号部位27°，2号和9号部位20°，3号部位16.5°，4号和5号部位11°，7号部位14°，8号部位16.5°。

2 采用2.5 MHz探头在检测过程中遇到的回波分析和处理方法

2.1 车轮外侧螺栓孔回波

HXD1C型机车轮对每个车轮外侧均有一个螺栓孔，由于车轮和车轴过盈配合紧密，超声波会透过轮座到达车轮内壁的螺栓孔上，形成螺栓孔回波。每条轮对轮座检测中都可以发现此波，每当螺栓孔回波出现时，探头的位置、反射回波出现的位置和反射回波波形均相同。车轮外侧螺栓孔回波如图2所示。

图2 车轮外侧螺栓孔回波

2.2 轮座内侧、抱轴箱外侧压装波

图3、图4分别是以车轴试块2 mm人工线切割槽反射回波高度的80%作为基准，用2.5 MHz小角度纵波探头探测得到的压装回波，从中可以看到，压装波幅度在50%～90%之间，回波单一，上升猛烈，类似裂纹回波，在轴端面周向移动探头，移动距离与2 mm人工裂纹相近，给探伤人员判断是否为疲劳裂纹回波带来很大困扰。

图3 轮座内侧压装波

图4 齿轮侧抱轴箱外侧压装波

该车2012年出厂，按常理，在短时间内所有轮对的轮座、齿轮座和抱轴箱压装部位都同时产生疲劳裂纹，假缺陷的可能性非常大。怎样排除和证明这些回波是压装回波，而不是疲劳裂纹回波呢？

经查找相关文献[1]，进行认真分析后，认为较低的频率超声波衰减小，但是由于半扩散角增大，同一时刻声波能达到的波阵面增宽，反射回来的杂波相应增多，此次用2.5 MHz小角度探头检测，压装部位压装波较高，原理是相同的。更换了频率为4 MHz的相应小角度探头，在车轴试块各压装部位标定好时基线测量范围和2 mm人工裂纹基准反射波高度的80%，再到检修车上试验，经仔细扫查比较，发现压装波部位回波已经大幅度降到了20%以下，达到正常检测疲劳裂纹的基本条件。

2.3 轮座外侧1号部位检测

轮座外侧1号部位用折射角为10°的小角度探头检测时(超声波路径为：轴端→轴颈为纵波，轴颈→1号线切割槽为横波，见图5)，压装回波高度普遍达到30%～40%。其中一根轴疑似回波高度达到50%，用6 dB法测长，圆周方向指示长度达20 mm，探头径向移动指示长度与2 mm人工锯口指示长度接近(见图6)。