钢轨探伤工作的意义解析

曾相源，谢强，赵星，李任斌，黄辉

摘要：长期以来，铁道车辆的定期检查多以转向架构架及轮轴等转向架构件为中心，应用超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤等探伤技术。本文围绕常规铁道及新干线铁道车辆车轴的超声波探伤这一核心问题，概述探伤技术的变迁，同时，论述近年来的技术开发动向。本文主要分析钢轨探伤工作的意义解析

关键词：钢轨；探伤；意义

引言

通过对生产过程中经超声波探伤检验不合格的钢轨进行取样分析，查找不合格的原因，并对生产工艺进行了针对性改进，进一步提高了钢轨的探伤检验合格率和产品质量。

1、无损检测的种类

无损检测法有许多种类，大致可以划分为检测表面裂纹的方法以及检测无法直接观察的内部（或者背面）缺陷的方法。前者包括外观检查（目视检查）、磁力（磁粉）探伤检查、渗透探伤检查、涡流探伤检查（电磁感应检查）等等；后者有射线探伤检查法、超声波探伤检查等等。机车车辆零部件的定期检查，针对不同部件可合理选用上述检查方法，例如车轴主要使用超声波探伤以及磁粉探伤；转向架构架则主要使用磁粉探伤；发动机以及齿轮传动箱等铝合金制部件主要使用渗透探伤法。

2、车轴的超声波探伤

2.1车轴超声波探伤的起源

目前，至少在日本，现役列车上几乎不再发生车轴断裂事故，但战后的1950年代，大量的树木被砍伐。据报道，1950年东京近郊的电动车组仅有10处裂纹。发展一种非破坏性的检测方法以防止轴断裂已成为一个紧迫的问题。1950年在国家铁路时代大京老车辆修理厂进行磁粉故障检测；1951年，对超声波进行了测试。根据当时的记录，悬挂牵引电动机支承轴承部分采用磁粉探伤；轴轮座(中心轮座)和齿轮座由超声波探伤方法控制。之后，在eagle takeda、putian、omiya、松本、wuleng郭、takasha、Nagano等各种车辆修理厂，以及新河卡车区(当时全部命名)引进了超声波伤害检测设备。当时，超声波检测只是一种垂直检测方法，使用的是带有集成频率为2 MHz、直径为25毫米的石英振荡器的垂直检测元件(探头)，缺陷检测器不同于目前使用的全数字检测器，包括显示管

2.2采用国铁ｎ型标准试样实现标准化

1957年8月3日，前国家铁路局制定了轴超声波探伤标准。该标准由标准模型组成，例如缺陷检测仪器、检测部件、标准样品、超声波衰减测量、缺陷检测形式分类、裂纹识别、轴确定和分类、标记、记录、报告。根据该标准，目的是确认超声波探伤仪器的精度，缩小不同车辆维修厂之间的探伤灵敏度差。取样的直径为50毫米，长度为365毫米，为了避免在灵敏度调整时产生滞后的回声，采用了一种特殊的结构作为白色合金涂层。当时，在大约200个样品中，最接近平均返回波高度的样品被选作n0样品，其中54个样品首先运至原籍国的各种车辆制造厂，40个样品运至铁路车辆制造商、钢铁制造商和制造商

2.3新干线车辆用空心车轴及其超声波探伤

1964年启用新干线时，根据当时新千年电动汽车检查实施细则，车辆的超声波检测也应在交替检查时进行。替代检查是在新干线投入使用时，按车的现状进行的交替检查时，主要采用超声波垂直检测，采用局部检测，使用车载模拟检测装置进行故障检测。到1969年，交替检查周期的执行距离将增加到30 000 bn，但基本缺陷检测方法将保持不变。新干线车辆车轴检查的转轨发生在1992年300系列新干线车问世之时。为了适应300系列270公里/小时的高速运行，转向架周边的弹簧质量降低了。当时，为了瞄准车轴的轻量化，在车轴中心处理了一辆有60毫米小通孔的直喷车辆。因此，先前应用于传统实心轴的超声波探伤方法已不再适用，需要进行根本的修改。将有一个带有两个探伤元件的集成探伤器，可在倾斜前后方向进行超声波探伤。当旋转探针以规定速度沿轴扫描时，此螺旋扫描方法允许在轴的整个圆周和长度上进行缺陷检测，其原理与半v缺陷检测相同，并考虑到l协调部分的sn比轴孔原本是为了实现车辆的轻微量化，从车轴缺陷检测结果来看，也实现了超声波缺陷检测的高精度。

2.4车轴超声波探伤的自动化

在上述新干线轴交替控制中，一旦开始故障检测，探针扫描和裂纹确定都是自动进行的，从而实现了控制的有效性。这种自动超声波探伤过程在轴维护生产线上得到推广，例如对普通车辆进行全面检查。目前，在Jr铁路运输公司进行全面检查的综合车辆中心(综合车辆中心和维修厂)以及公营和私营铁路车辆维修厂，使用了许多自动超声波探伤设备。l该装置包括:将垂直检测元件和多个局部检测元件的探针沿轴两端的环形方向固定，在转动轴的同时在轴端表面分布故障检测油，将整个轴分成多个部分，并对出现的迹象进行一次性监测此外，还根据大多数已知良好的树的噪音水平和有裂缝的发芽树的波形创建了阈值曲线，并用于自动确定树上是否有伤疤。

3、铁道车辆车轴的超声波探伤发展前景分析

依照上述内容可明确看出，在铁道车辆车轴中运用超声波探伤，所使用的探头都具有定向的折射角，所以，需要工作人员能够根据车轴形状差异、制动盘座等探伤部位的不同组合，展开对铁道车辆车轴的探伤工作。与此同时，伴随科学技术的不断发展，通过提高电子设备的性能和控制技术，也能在一定程度上推动探头控制技术的发展，也就是“相控阵”技术。“相控阵”技术的引进有效替代了传统型机械探头的扫描技术，相对于传统的探头扫描技术而言，“相控阵”技术主要是在一个探头当中配置多个小振子，而且每个振子都能运用电子控制方式发送超声波，使得超声波的传播方向和焦点距离都能得到有效控制，同时，由于该项技术有效省略了探头的旋转动作，所以充分体现了该项装置的机构简单化。此外，对于实心车轴的斜角探伤工作而言，主要是运用相控阵探头进行整改折射角，所开展的探伤工作，该方式能在表面上充分体现车轴配合部内面是否存有裂纹，该项技术不仅在其他国家盛行，更是在我国的高速铁路发展中发挥着重要作用。类似于相控阵技术的探伤方法，由于阵列当中的每个振子都不具备均匀性特点，难免会因为受到阵列间隔问题使其探伤间距遭受到约束，因此，相对于运用单个振子开始探伤的方式，其实更不具备较强的优势特点。

结束语

本文围绕车轴的超声波探伤，介绍了铁道车辆探伤技术的发展历程与近年来的技术开发动向。通常情况下，铁道车辆要连续运用数十年之久，通过对转向架等的重要部位应用各种无损检测法，可确保车辆的运行安全性。

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