無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在地鐵檢修中的應(yīng)用

唐魯楠,馮文慧

(南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司, 南京 210012)

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無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在地鐵檢修中的應(yīng)用

唐魯楠,馮文慧

(南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司, 南京 210012)

介紹了各類(lèi)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在鐵路及地鐵行業(yè)的應(yīng)用情況，分析了在各應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)和適用范圍，重點(diǎn)分析了地鐵車(chē)輛輪軸、轉(zhuǎn)向架、車(chē)鉤等關(guān)鍵部件無(wú)損檢測(cè)的方法和要求。

無(wú)損檢測(cè);地鐵車(chē)輛;應(yīng)用

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于鐵路車(chē)輛的各個(gè)生產(chǎn)和應(yīng)用環(huán)節(jié)，已成為鐵路車(chē)輛檢修的重要檢測(cè)手段之一。隨著無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步以及城市軌道行業(yè)的不斷發(fā)展，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于城市軌道車(chē)輛的高級(jí)別檢修中，對(duì)于軌道車(chē)輛走形部件、車(chē)鉤、懸掛件等重要系統(tǒng)部件內(nèi)部缺陷的檢測(cè)以及提高列車(chē)運(yùn)行安全發(fā)揮著重要作用。 筆者重點(diǎn)分析了地鐵車(chē)輛輪軸、轉(zhuǎn)向架、車(chē)鉤等關(guān)鍵部件無(wú)損檢測(cè)的方法和要求。

1　無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在鐵路上的應(yīng)用

目前，鐵路系統(tǒng)常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有磁粉檢測(cè)(MT)、超聲檢測(cè)(UT)、滲透檢測(cè)(PT)、射線檢測(cè)(RT)、渦流檢測(cè)(ET)5大類(lèi)。各類(lèi)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在城市軌道車(chē)輛的檢修中均有應(yīng)用，但以磁粉檢測(cè)及超聲波檢測(cè)手段為主。

1.1磁粉檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

磁粉檢測(cè)技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，因此是地鐵車(chē)輛檢修中應(yīng)用最廣泛的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，所使用的設(shè)備有固定式、在線通過(guò)式、移動(dòng)式、便攜式等多種。但由于磁粉檢測(cè)是利用鐵磁性材料在工件表面及近表面缺陷處產(chǎn)生漏磁的原理，所以又具有一定的局限性，如只適用于鐵磁性材料，需要去除表面油漆，對(duì)缺陷方向性有要求等。

1.2超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

超聲波檢測(cè)技術(shù)是鐵路輪軸、焊接件等關(guān)鍵零部件的重要檢測(cè)手段之一，而目前地鐵車(chē)輛檢修中主要將超聲波檢測(cè)應(yīng)用于輪軸鑲?cè)氩课坏臋z測(cè)。由于技術(shù)條件制約，目前地鐵的超聲波檢測(cè)技術(shù)多為A型脈沖反射法手動(dòng)掃查，所使用的設(shè)備也以便攜式為主，相控陣和TOFD(超聲波衍射技術(shù))等新技術(shù)在地鐵車(chē)輛檢修領(lǐng)域并未得到推廣。

1.3滲透檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

滲透檢測(cè)技術(shù)不受工件幾何形狀影響，對(duì)缺陷方向和操作者要求也不高，但只局限于表面開(kāi)放性缺陷的檢測(cè)，而且操作過(guò)程較為繁瑣，目前在地鐵車(chē)輛檢修中，主要應(yīng)用于中小型零部件的表面缺陷檢測(cè)。

1.4射線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

射線檢測(cè)技術(shù)在鐵路系統(tǒng)應(yīng)用較多，如搖枕、側(cè)架射線檢測(cè)，焊縫檢測(cè)，壓力容器檢測(cè)等，但由于存在放射性污染，在地鐵車(chē)輛檢修中應(yīng)用較少，可以使用射線檢測(cè)技術(shù)對(duì)風(fēng)缸焊縫進(jìn)行檢測(cè)。

1.5渦流檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

法國(guó)國(guó)營(yíng)鐵路曾將渦流檢測(cè)技術(shù)用于導(dǎo)管和滾動(dòng)軸承部件的檢測(cè)[1]，國(guó)內(nèi)也僅局限于軸承滾珠、整體輪輻板檢測(cè)等[2]，同樣在地鐵車(chē)輛檢修中也少有應(yīng)用。

1.6交變磁場(chǎng)測(cè)量(ACFM)技術(shù)的應(yīng)用

交變磁場(chǎng)測(cè)量(ACFM)技術(shù)是一種新型的渦流檢測(cè)技術(shù)，最早被應(yīng)用于近海石油裝備無(wú)損檢測(cè)中[3]，ACFM技術(shù)由交變電壓降(ACPD)法發(fā)展而來(lái)，結(jié)合了ACPD法能測(cè)量裂紋尺寸和無(wú)需接觸工件的優(yōu)點(diǎn)[4]。在國(guó)內(nèi),上海地鐵率先將ACFM技術(shù)應(yīng)用于構(gòu)架焊縫檢測(cè)中[5]。

2　地鐵車(chē)輛無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

與鐵道車(chē)輛相比，地鐵車(chē)輛有其鮮明的特點(diǎn)，由于地鐵車(chē)輛關(guān)鍵零部件的制造工藝多由國(guó)外引入，因此在進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)多采用ISO、EN、NF等相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合相關(guān)鐵路TB標(biāo)準(zhǔn)，如EN1291：2002 《焊縫磁粉探傷驗(yàn)收等級(jí)》、NF F00-090 《鐵路制件磁粉探傷》、《鐵路客車(chē)輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

3　地鐵車(chē)輛關(guān)鍵部件無(wú)損檢測(cè)

3.1輪軸無(wú)損檢測(cè)

目前，國(guó)內(nèi)地鐵行業(yè)所使用的車(chē)輛一般為A型和B型兩種，最高運(yùn)行速度不超過(guò)100 km·h-1，作為車(chē)輛走行部的重要部件，輪軸的無(wú)損檢測(cè)方式主要是磁粉檢測(cè)及超聲波檢測(cè)。

圖1　輪對(duì)熒光磁粉探傷機(jī)外觀

磁粉檢測(cè)主要用于檢測(cè)車(chē)軸軸身表面及淺表面缺陷，采用濕法連續(xù)法復(fù)合磁化工藝，所使用的設(shè)備一般為在線通過(guò)式的輪對(duì)熒光磁粉探傷機(jī)(見(jiàn)圖1)，如果磁粉檢測(cè)在車(chē)輪與車(chē)軸分解之后進(jìn)行，則需要固定式的車(chē)軸磁粉檢測(cè)專(zhuān)用設(shè)備。出于對(duì)軸承的保護(hù)，輪對(duì)磁粉檢測(cè)后必須進(jìn)行退磁處理，在距探傷機(jī)4 m以外，用磁強(qiáng)計(jì)在車(chē)軸兩端的中心孔附近測(cè)量，剩磁應(yīng)符合要求:車(chē)軸部位不大于0.5 mT(5 Gs);輪對(duì)部位不大于0.7 mT(7 Gs);輪軸部位不大于1.0 mT(10 Gs)。

超聲波檢測(cè)主要用于車(chē)軸全軸穿透檢查及車(chē)輪、制動(dòng)盤(pán)等壓裝部位的檢查，目前地鐵輪對(duì)超聲波檢測(cè)一般采用手動(dòng)掃查，按照《鐵路客車(chē)輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》要求，穿透檢查一般采用2.5P20Z直探頭,按照?qǐng)D2所示的方式進(jìn)行掃查，輪軸壓裝部位一般采用斜探頭按照?qǐng)D3所示方式采用一次波掃查。

圖2　車(chē)軸穿透部位檢查示意

圖3　車(chē)軸壓裝部位檢查示意

圖4　輪軸檢測(cè)部位示意

由于地鐵輪軸不同于鐵路輪軸形式，斜探頭型號(hào)無(wú)法按照《鐵路客車(chē)輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選用，而需要按圖4所示,根據(jù)輪座尺寸結(jié)合探頭一次波所能覆蓋的范圍進(jìn)行選擇，但需要注意的是，由于目前地鐵動(dòng)車(chē)輪軸齒輪箱壓裝部位較長(zhǎng)，無(wú)法通過(guò)斜探頭進(jìn)行掃查，只能在拆除齒輪箱后進(jìn)行，同樣對(duì)于在齒輪箱一側(cè)的車(chē)輪壓裝部位也只得從車(chē)軸外端進(jìn)行檢測(cè)。

3.2轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)部件無(wú)損檢測(cè)

地鐵轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)需要在大修中進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的部件主要有構(gòu)架、一系鋼彈簧、抗側(cè)滾扭桿裝置、齒輪箱吊桿等桿件，所采用的無(wú)損檢測(cè)方法以磁粉檢測(cè)為主，但由于部件形式不統(tǒng)一，采用的檢測(cè)設(shè)備也不同。

3.2.1構(gòu)架

地鐵轉(zhuǎn)向架構(gòu)架一般為箱型焊接的無(wú)搖枕結(jié)構(gòu)，屬于較大的異型工件，構(gòu)架焊縫無(wú)損檢測(cè)一般使用便攜式磁粉探傷儀。目前南京地鐵已對(duì)正在大修的幾條線路的構(gòu)架焊縫進(jìn)行了磁粉檢測(cè)，結(jié)果顯示構(gòu)架裂紋以線性缺陷或氣孔、縮孔缺陷為主。圖5所示為構(gòu)架焊縫端部缺陷，對(duì)于這類(lèi)缺陷處理方法一般為打磨后焊補(bǔ)。

圖5　構(gòu)架焊縫缺陷

3.2.2一系鋼彈簧

對(duì)于一系螺旋壓縮彈簧，其內(nèi)部缺陷以與棒料軸線平行的縱向缺陷為主，需要對(duì)鋼簧進(jìn)行縱向直接通電磁化，對(duì)于與棒料軸線垂直的橫向缺陷，需要穿棒法磁化，剩磁一般要求不高于0.37 mT。

3.2.3桿件

抗側(cè)滾扭桿、吊桿等均屬于桿件，這類(lèi)部件磁粉檢測(cè)可采用人工方式，也可采用專(zhuān)用桿件磁粉探傷機(jī)，人工方式檢測(cè)時(shí)則應(yīng)注意必須對(duì)桿件進(jìn)行縱向和周向兩個(gè)方向的復(fù)合磁環(huán)檢測(cè)，避免出現(xiàn)漏檢問(wèn)題。

3.3車(chē)鉤無(wú)損檢測(cè)

磁粉、超聲波和射線是車(chē)鉤檢修中常用的無(wú)損檢測(cè)方法，采用射線檢測(cè)可以直觀顯示車(chē)鉤內(nèi)部缺陷形貌，且靈敏度較高，而采用超聲波檢測(cè)則可以得到缺陷的深度信息[6]。對(duì)于地鐵車(chē)輛車(chē)鉤無(wú)損檢測(cè)，一般以磁粉檢測(cè)為主;對(duì)車(chē)鉤緩沖器各零部件的表面及近表面缺陷進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，為降低漏檢率，多采用濕法連續(xù)法旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)檢測(cè)。

3.4風(fēng)缸無(wú)損檢測(cè)

車(chē)下風(fēng)缸屬于壓力容器，一般為非鐵磁性的鋁合金材料，因此對(duì)這類(lèi)容器可使用射線或超聲檢測(cè)其內(nèi)部缺陷，南京地鐵曾在一號(hào)線大修時(shí)對(duì)前兩列車(chē)風(fēng)缸進(jìn)行了驗(yàn)證性的射線檢測(cè)，執(zhí)行EN12517-2:2008標(biāo)準(zhǔn)。

4　結(jié)語(yǔ)

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已在地鐵車(chē)輛的高級(jí)別檢修中得到廣泛應(yīng)用，車(chē)輛零部件內(nèi)部缺陷檢出對(duì)提高車(chē)輛維修質(zhì)量及安全性有著十分重要的意義。雖然目前地鐵行業(yè)應(yīng)用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要為磁粉、超聲波等常規(guī)的檢測(cè)方法,但隨著無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，將會(huì)有更多的新技術(shù)在地鐵車(chē)輛檢修中發(fā)揮作用。

[1]孫國(guó)平.國(guó)外機(jī)車(chē)車(chē)輛走行部件無(wú)損檢測(cè)的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].國(guó)外機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝,1998(6):2-5.

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NDT Technology Application on Metro Train Overhaul

TANG Lu-nan, FENG Wen-hui

(Nanjing Metro Operation Co., LTD., Nanjing 210012, China)

This paper introduces the application of all kinds of NDT technology in railway and subway industries, and analyzes their characteristics and application scope. Focuses are laid on the NDT testing method of metro train axle, bogie, coupler and other key components.

NDT; Metro; Application

2015-07-09

唐魯楠(1989-),男,本科,主要從事城軌車(chē)輛轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)高級(jí)別維修技術(shù)管理工作。

10.11973/wsjc201603020

TG115.28

A

1000-6656(2016)03-0082-03