GQ80型鐵路罐車(chē)的射線(xiàn)檢測(cè)

余小清，王建紅

（西安軌道交通裝備有限責(zé)任公司，西安 710086）

GQ80型鐵路罐車(chē)為西安軌道裝備公司研發(fā)的新一代80t級(jí)鐵路罐車(chē)，罐車(chē)為無(wú)底架結(jié)構(gòu)。罐體主要由封頭、圓錐筒體（錐筒）、圓柱筒體（直筒）三部分組成，如圖1所示。

圖1 GQ80型鐵路罐車(chē)罐體結(jié)構(gòu)示意

筒體中部為直筒，兩端為封頭，錐筒連接直筒和封頭。直筒上部壁厚8mm、下部壁厚10mm，材料為Q450NQR1。圓錐筒體壁厚10 mm，材料為Q450NQR1。封頭壁厚10mm，材料為Q345R。罐車(chē)裝載的輕油易燃，屬于鐵路危險(xiǎn)貨物。

GQ80型罐車(chē)罐體在運(yùn)行過(guò)程中受到列車(chē)牽引力、路軌通過(guò)轉(zhuǎn)向架傳遞給罐體的垂直和橫向動(dòng)作用力、沖擊震動(dòng)等復(fù)雜動(dòng)力的作用。罐體焊接缺陷在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)擴(kuò)展，進(jìn)而發(fā)生安全事故。

GQ80型鐵路罐車(chē)裝載的輕油一旦發(fā)生泄漏，不僅影響行車(chē)安全和用戶(hù)對(duì)罐車(chē)的使用，還容易引起火災(zāi)。此外，輕油泄漏后，運(yùn)行中的罐車(chē)還會(huì)對(duì)鐵路沿線(xiàn)產(chǎn)生大范圍污染。經(jīng)過(guò)分析，罐體滲漏基本都是由于罐車(chē)制造時(shí)的焊接缺陷引起的［1］。因此，鐵路罐車(chē)作為鐵路危險(xiǎn)貨物的主要運(yùn)輸工具，對(duì)罐體對(duì)接接頭進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)非常有必要［2］。

1 罐體對(duì)接接頭無(wú)損檢測(cè)方法

罐體對(duì)接接頭的主要缺陷為未焊透、氣孔、夾渣，這些缺陷大部分位于焊縫內(nèi)部，可以選擇的無(wú)損檢測(cè)方法有超聲檢測(cè)和射線(xiàn)檢測(cè)。

焊縫超聲檢測(cè)主要有A 型脈沖反射式超聲檢測(cè)、相控陣超聲檢測(cè)和衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)三種方法。ASTM E 2700－2009《焊縫接觸式超聲相控陣檢測(cè)方法》適用的厚度范圍為9～200mm［3］，JB／T 4730.10－2010《衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)》適用的厚度范圍為12～400 mm。GQ80罐體板厚T在8～10mm之間，超出了相控陣和TOFD 標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，不宜采用相控陣或TOFD 超聲檢測(cè)。A 型脈沖反射式超聲檢測(cè)在罐車(chē)制造行業(yè)應(yīng)用最為廣泛，但GQ80罐體的兩個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不適合采用脈沖反射式超聲檢測(cè)。

1.1 焊縫寬度對(duì)檢測(cè)的影響

根據(jù)產(chǎn)品圖紙，罐體對(duì)接焊縫寬度為16～23mm，如圖2所示。

圖2 罐體各部分對(duì)接接頭尺寸

為保證檢測(cè)到對(duì)接接頭整個(gè)截面，超聲探頭的K值必須滿(mǎn)足下式［4］：

式中：a為上焊縫寬度的一半；b為下焊縫寬度的一半；l0為探頭的前沿長(zhǎng)度；T為母材厚度。

但GB／T 11345－2013［5］，TB／T 1558.2－2010［6］，JB／T 4730.2－2005《射線(xiàn)檢測(cè)》等焊接接頭超聲檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)均要求探頭折射角在35°～70°之間，允許的最大K值為3，導(dǎo)致即使選取K3的探頭，T為8mm 這部分罐體焊縫仍有部分焊接接頭掃查不到。

1.2 封頭直邊長(zhǎng)度對(duì)檢測(cè)的影響

采用焊縫一次反射波法超聲檢測(cè)時(shí)，探頭的移動(dòng)長(zhǎng)度L應(yīng)滿(mǎn)足：

焊縫兩側(cè)板厚不等時(shí)取薄板側(cè)厚度值。

根據(jù)產(chǎn)品圖紙，封頭直邊長(zhǎng)度為40 mm，小于超聲檢測(cè)必須的75 mm。當(dāng)探頭在封頭側(cè)掃查封頭端環(huán)縫時(shí)，封頭直邊長(zhǎng)度滿(mǎn)足不了單面雙側(cè)掃查對(duì)探頭移動(dòng)距離的要求。

基于超聲檢測(cè)和射線(xiàn)檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品在標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定對(duì)罐體對(duì)接接頭采用射線(xiàn)檢測(cè)法，如表1所示。

表1 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)危險(xiǎn)貨物罐體對(duì)接接頭射線(xiàn)檢測(cè)要求

AAR M－1002《罐車(chē)規(guī)范》規(guī)定的射線(xiàn)檢測(cè)方法包括射線(xiàn)照相、實(shí)時(shí)成像檢測(cè)及計(jì)算機(jī)射線(xiàn)照相檢測(cè)三種方法［7］。GQ80罐體壁厚8～10mm，適宜采用射線(xiàn)檢測(cè)。國(guó)內(nèi)研究表明，實(shí)時(shí)成像技術(shù)與射線(xiàn)照相具有同等缺陷檢測(cè)能力［8］，對(duì)提高鐵路罐車(chē)檢測(cè)效率具有重要意義。

2 罐體對(duì)接接頭射線(xiàn)檢測(cè)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2.1 GQ80罐體對(duì)接接頭缺陷允許限度

罐體在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中為受力部件，罐體裝載危險(xiǎn)貨物，罐體對(duì)接接頭為全焊透結(jié)構(gòu)，對(duì)接接頭不允許裂紋、未熔合、未焊透類(lèi)缺陷出現(xiàn)。罐車(chē)壁厚8～10mm，氣孔是引起泄漏的主要原因之一，因此不允許直徑大于4mm，長(zhǎng)度大于6mm 的氣孔缺陷存在。

2.2 國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2.2.1 北美鐵路罐車(chē)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

AAR標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下列缺陷的焊縫視為不合格：任何形式的裂紋、未熔合或未焊透；單個(gè)氣孔直徑大于0.3T（T為罐體板厚）；單個(gè)條形夾渣的長(zhǎng)度大于6.35mm。

2.2.2 液體危險(xiǎn)貨物罐式集裝箱及汽車(chē)罐車(chē)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

GB 18564.1－2006及JB／T 4782－2007規(guī)定對(duì)接接頭射線(xiàn)檢測(cè)按照J(rèn)B／T 4730.2－2005執(zhí)行，合格級(jí)別不低于JB／T 4730.2－2005規(guī)定的Ⅲ級(jí)。

2.2.3 移動(dòng)式壓力容器（鐵路罐車(chē)、汽車(chē)罐車(chē)、罐式集裝箱）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

TSG R 005－2011《移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定：罐體100%射線(xiàn)檢測(cè)的，合格級(jí)別不低于JB／T 4730.2規(guī)定的Ⅱ級(jí)；罐體局部（≥20%）射線(xiàn)檢測(cè)的，合格級(jí)別不低于JB／T 4730.2規(guī)定的Ⅲ級(jí)。

2.3 GQ80型鐵路罐車(chē)射線(xiàn)檢測(cè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)比較，罐體射線(xiàn)檢測(cè)的質(zhì)量要求與液體危險(xiǎn)貨物汽車(chē)罐車(chē)、罐式集裝箱射線(xiàn)檢測(cè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)JB／T 4730.2－2005 Ⅲ級(jí)基本相同。因此，罐車(chē)射線(xiàn)檢測(cè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可采用JB／T 4730.2規(guī)定的Ⅲ級(jí)。

3 罐體對(duì)接接頭射線(xiàn)檢測(cè)比例

3.1 罐體對(duì)接接頭質(zhì)量等級(jí)

罐體對(duì)接接頭設(shè)計(jì)的質(zhì)量等級(jí)為EN 15085－5：2007《鐵道車(chē)輛及其部件的焊接》規(guī)定的CPC1，相應(yīng)的焊縫檢驗(yàn)等級(jí)為CT2，即射線(xiàn)檢測(cè)最低比例為：每個(gè)罐體焊縫10%長(zhǎng)度，或者100%射線(xiàn)檢測(cè)每10個(gè)罐體中的1個(gè)罐體。

3.2 其他同類(lèi)產(chǎn)品射線(xiàn)檢測(cè)的比例

3.2.1 AAR 鐵路罐車(chē)檢測(cè)比例

應(yīng)對(duì)壓力罐車(chē)罐體進(jìn)行100%的射線(xiàn)探傷；非壓力罐車(chē)在生產(chǎn)工藝穩(wěn)定的前提下，僅對(duì)罐體丁字接頭進(jìn)行射線(xiàn)檢測(cè)。

3.2.2 液體危險(xiǎn)貨物公路罐車(chē)、罐式集裝箱檢測(cè)比例

GB 18564.1及JB／T 4782規(guī)定射線(xiàn)檢測(cè)比例不少于每條對(duì)接接頭的10%。射線(xiàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷時(shí)，應(yīng)在該缺陷兩端的延伸部位增加檢測(cè)長(zhǎng)度，增加的長(zhǎng)度不應(yīng)小于該條對(duì)接接頭長(zhǎng)度的10%。若仍有超標(biāo)缺陷，則對(duì)該對(duì)接接頭做100%射線(xiàn)檢測(cè)。

3.3 GQ80射線(xiàn)檢測(cè)比例

根據(jù)罐車(chē)罐體對(duì)接接頭質(zhì)量等級(jí)，同時(shí)參照其他液體危險(xiǎn)貨物罐式運(yùn)輸工具射線(xiàn)檢測(cè)比例，批量制造的GQ80罐車(chē)射線(xiàn)檢測(cè)比例定為不少于罐車(chē)數(shù)量的10%。射線(xiàn)檢測(cè)抽查發(fā)現(xiàn)缺陷后，對(duì)焊接工藝進(jìn)行改進(jìn)，可以避免含有批量危害性缺陷的罐車(chē)存在，通過(guò)工藝改進(jìn)措施保證鐵路罐車(chē)對(duì)接接頭質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）每批生產(chǎn)的第一輛罐車(chē)須進(jìn)行射線(xiàn)檢測(cè)。對(duì)于批量生產(chǎn)的罐車(chē)，在生產(chǎn)工藝穩(wěn)定的條件下，每10輛至少抽查1輛進(jìn)行射線(xiàn)檢測(cè)。

（2）凡要求檢測(cè)的罐體，應(yīng)對(duì)罐體所有對(duì)接接頭進(jìn)行射線(xiàn)檢測(cè)。

（3）射線(xiàn)檢測(cè)按照J(rèn)B／T 4730.2－2005的規(guī)定執(zhí)行，射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)等級(jí)不低于AB級(jí)，合格級(jí)別不低于Ⅲ級(jí)。

［1］李秀娥，楊月芳.鐵路危險(xiǎn)貨物自備罐車(chē)安全管理的探討［J］.鐵道貨運(yùn)，2007（3）：36－39.

［2］賈敏，高金生，程平，等.無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在貨車(chē)新造及檢修中的運(yùn)用［J］.鐵道車(chē)輛，2010（10）：14－19.

［3］李衍.焊縫相控陣檢測(cè)－最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)介紹［J］.無(wú) 損探傷，2012（5）：9－11.

［4］鄭暉，林樹(shù)清.超聲檢測(cè)［M］.北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社，2009：279－280.

［5］GB／T 11345－2013 焊縫無(wú)損檢測(cè) 超聲檢測(cè) 技術(shù)、檢測(cè)等級(jí)和評(píng)定［S］.

［6］TB／T 1558.2－2010 機(jī)車(chē)車(chē)輛焊縫無(wú)損檢測(cè) 第2部分：超聲檢測(cè)［S］.

［7］AAR M－1002 罐車(chē)規(guī)范［S］.

［8］鄭世才.數(shù)字射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)Ⅳ：等價(jià)技術(shù)級(jí)別評(píng)定［J］.無(wú)損檢測(cè)，2014，36（10）：5－8.