對于提高輪對超聲波探傷準(zhǔn)確率的認(rèn)識

劉江波

摘要：隨著我國鐵路重載、提速戰(zhàn)略的實施，輪對的工作條件更加惡劣，輪對故障呈明顯的上升趨勢，已經(jīng)成為影響列車安全運行的主要因素之一。怎樣在現(xiàn)有設(shè)備、技術(shù)、工藝的前提下，對輪對的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，從而提高輪對工作可靠性，確保機車車輛運行安全，成為超聲波探傷工作的首要任務(wù)。這對我們超聲波探傷工提出了更高的要求。

關(guān)鍵詞：輪對； 超聲波探傷；判斷；裂紋 準(zhǔn)確率

一、引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對產(chǎn)品質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全性，使用可靠性提出越來越高的要求，由于無損檢測技術(shù)具有不破壞試件，檢測靈敏度高等優(yōu)點，所以其應(yīng)用日益廣泛。目前對輪對的檢測方法有多種，本文主要介紹超聲波無損檢測在輪對探傷日常應(yīng)用中的技術(shù)細(xì)節(jié)。

二、超聲波檢測

輪對是機車車輛走行部的重要部件，是影響列車安全運行的主要因素之一。尤其隨著我國鐵路重載、提速戰(zhàn)略的實施，輪對的工作條件更加惡劣，輪對故障呈明顯的上升趨勢，已經(jīng)成為影響列車安全運行的主要因素之一。而國內(nèi)機車車輛輪對的探傷，普遍采用人工超聲波探傷的方式。

超聲檢測（Ultrasonic Testing，UT）是利用超聲波在介質(zhì)中傳播時產(chǎn)生衰減，遇到界面產(chǎn)生反射的性質(zhì)來檢測缺陷的無損檢測方法。超聲檢測既可用于工件表面裂紋，還可用于工件內(nèi)部缺陷的檢測。

超聲波探傷具有探測距離大、指向性好、穿透力強、檢測速度快，且超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，對人體沒有危害，而且探傷中只消耗耦合劑和磨損探頭，總的檢測費用較低等優(yōu)點。

但這種方法無法檢測與聲速軸線平行的缺陷，對缺陷的定性、定量表征不準(zhǔn)確。手工操作缺陷檢出率低、誤判率較高，而且效率低。

怎樣在現(xiàn)有設(shè)備、技術(shù)、工藝的前提下，對輪對的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，是提高輪對工作可靠性，確保機車車輛運行安全，成為超聲波探傷工作的首要任務(wù)。這對我們超聲波探傷工提出了更高的要求。

三、輪對探傷

鐵道車輛車軸與車輪、制動盤座等配合采用過盈配合，結(jié)合部位棱臺結(jié)構(gòu)復(fù)雜、應(yīng)力集中，是疲勞裂紋產(chǎn)生的多發(fā)區(qū)域。由于外形復(fù)雜，該部位探傷時極易發(fā)生波形交織和重復(fù)，難以識別真正缺陷波。因此探傷前的測距標(biāo)定，就顯得極其重要。

標(biāo)定測距要從零點校準(zhǔn)做起。其目的是補償探頭的發(fā)射晶片到工件表面之間經(jīng)過的傳播時間。使示波屏上的零刻度代表聲束軸線進(jìn)入工件表面的時間。準(zhǔn)確的標(biāo)定測距，可以使我們精確計算回波位置，有助于排除干擾波，是后期缺陷分析的基礎(chǔ)。

在探傷過程中，因為未知缺陷的有無和分布狀態(tài)，掃查時一定要細(xì)致，探頭軌跡應(yīng)有重疊，保證主聲束覆蓋輪座全長。掃查時探頭可微量的左右擺動，便于發(fā)現(xiàn)各種不同取向的缺陷，掃查當(dāng)中如輪座或輪轂孔的反射波突然降低或消失，則要注意始波后面有無雜波產(chǎn)生，或者采取其他探測方式查找車軸內(nèi)部有較大缺陷。

發(fā)現(xiàn)輪座鑲?cè)氩坑锌梢刹〞r，需要重新對探傷靈敏度確定，并使用多種探測方法進(jìn)行核查。針對該處使用鋸齒形掃查，左右掃查，前后掃查，轉(zhuǎn)角掃查，環(huán)繞掃查等多種方式判斷回波性質(zhì)，并進(jìn)行定位、定量分析。可疑波的性質(zhì)就是指缺陷的種類如裂紋、氣孔、縮孔、夾雜物等。掌握了缺陷性質(zhì)才能正確對缺陷的危害性進(jìn)行評估。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)危害性比較大的缺陷（如裂紋）時應(yīng)當(dāng)慎重對待。輪座裂紋波大多伴隨著其他雜波，甚至類似輪轂孔的刀痕反射波?！遁唽Τ暡ㄌ絺鳂I(yè)指導(dǎo)書》上提供了簡單易行地識別方法，“只有在規(guī)定的探傷靈敏度條件下，所發(fā)現(xiàn)的裂紋波高度達(dá)到或超過滿幅的80%，判定該條輪對存在裂紋?！?（“探傷靈敏度”就是標(biāo)準(zhǔn)試塊上1mm人工缺陷的反射波在示波屏上達(dá)到80%，并適當(dāng)補償后得到的值。）當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)可疑反射波，其當(dāng)量大于1mm人工缺陷時才判為不合格。這是幫我們判斷裂紋是否存的的一種方法。既一般裂紋的反射與標(biāo)準(zhǔn)試塊上人工缺陷的的反射大小相當(dāng)。判定該反射波是不是裂紋，而不是以裂紋的大小來判斷。理論上車軸探傷不允許存在裂紋。實際當(dāng)中由于各種原因，導(dǎo)致大的缺陷回波不一定就強。缺陷的形式多種多樣，得到的反射也是多種多樣的。正確區(qū)分他們可以給我們工廠帶來安全的保障和良好的利益。一般來說裂紋反射波強烈，波峰尖銳，根部前沿比較干凈，后延有時存在少許雜波。當(dāng)探頭往復(fù)移動時，反射波在掃描線上左右移動，而且波峰逐漸由高到低，再由低變高。當(dāng)探頭做周向平穩(wěn)移動時，裂紋反射波僅有波幅逐漸變化，而無左右移動現(xiàn)象。單根刀痕波的形態(tài)有時與裂紋反射波難以區(qū)分，這時可借助其他鑒別方法。如數(shù)字式多通道探傷儀的射頻功能，裂紋是車軸疲勞所產(chǎn)生的缺陷，刀痕是車輪加工的痕跡，不在同一介質(zhì)上，聲束經(jīng)過了一層界面到達(dá)輪轂孔，其相位發(fā)生轉(zhuǎn)變，與車軸裂紋反射相反。并且裂紋射頻波后沿干凈，無雜波。刀痕射頻波后伴有雜波。還可以借助其他探頭（如小角度探頭）輔助，從多個角度，多種方法來分辨。

四、展望

當(dāng)然，即使我們做好所有細(xì)節(jié)，也不能沾沾自喜，從此高枕無憂。因為影響探傷質(zhì)量的因素有多種，包括檢測人員、檢測儀器、檢測用品、工藝方法、檢測環(huán)境等等。以及缺陷自身的因素，其大小、方向、與聲束軸線的夾角以及內(nèi)容物、表面光潔度等等都有可能導(dǎo)致我們不能發(fā)現(xiàn)缺陷的存在。我們只能盡量降低人為的因素。還有些因素是人為無法改變的。想要進(jìn)一步提高缺陷檢出率，判傷準(zhǔn)確率，還需要用多種波型，多頻率，多角度，組合探頭進(jìn)行探傷。在手工超聲波探傷已難以滿足當(dāng)前要求的情況下，我國已開發(fā)研制輪對自動化探傷系統(tǒng)，綜合利用數(shù)字超聲探傷技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制等技術(shù)，構(gòu)成完善的智能輪對探傷系統(tǒng)的總體方案。實現(xiàn)多通道同時工作的情況下，具有很高的缺陷檢出率和系統(tǒng)穩(wěn)定性?？梢灶A(yù)見自動化探傷系統(tǒng)將在輪對超聲波無損檢測行業(yè)得到迅速發(fā)展。

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