軌道交通車輛鋁合金風缸探傷工藝及缺陷分析

俞績偉

關鍵詞∶軌道交通;鋁合金風缸;探傷工藝

在軌道交通領域中，對輕軌列車的要求日益提高，在各種型號列車中，碳鋼風缸逐漸被性能更為優(yōu)良的鋁合金風缸所取代。鋁合金風缸是列車最重要的壓力承載件，必須對其進行定期的無損檢測和壓力測試，以便能及時地檢測出焊接缺陷，避免其產生安全隱患。上海地鐵AC04、AC09、AC10、12A01等車型都配備了KNORREP2009制動系統(tǒng)。該制動系統(tǒng)配置的是一種由碳纖維和鋁合金制成的風缸。在軌道交通車輛進行時，必須對鋁合金風缸進行射線檢測，并根據不同缺陷采取相應的處理方法。

1軌道交通車輛鋁合金風缸探傷技術的選擇

對于風缸焊接結構，其內部的非破壞性檢查通常是通過射線和超聲波進行的，超聲檢查所需的材料為8mm2以上，而EP2009體系的3種型號的鋁合金風缸的管體厚度為3 mm、3.5 mm和4.5 mm。但由于目標壓力容器的焊接工藝比較復雜，采用超聲波檢測會產生比較復雜的回波，因此需要進行射線探傷。另外，射線檢測能夠直接顯示風缸缺陷的大小和性質，便于定性分析、定性分析，不會對風缸造成損傷。因為列車零件的失效都要追溯到以往的使用和維修狀況，所以，X線檢查的底片可以作為長期的參考[1]。圖1為EP2009制動系統(tǒng)Ⅱ38084系列風缸。

射線檢測就是用陰極燈絲產生的高速電子轟擊目標（X光檢測），或者輻射材料在衰變期間產生的電磁波（Y射線檢測），使整個零件和缺陷部分的透射劑量不同，從而造成了光衰減的不同，從而在底片上形成缺陷圖像。為了安全起見，對軌道交通車輛的風缸進行 X射線檢測，其檢測設備主要有 X線和檢測裝置[2]。

2.1X射線機

X射線發(fā)生器由 X射線管、高壓發(fā)生器、控制裝置組成。X射線管由陰極、陽極、玻璃外殼三大部件構成，其中陽極、陰極被密封在一個高真空的玻璃外殼中;高壓發(fā)生器的主要功能是提供陰極和陽極的直流電壓和燈絲加熱電壓;陰極產生的電子動能不足1%，轉化為 X射線的能量，99%的陽極轉化為陽極的熱量，從而加快陽極溫度的升高，因此必須要用冷卻部件來冷卻射線管;而控制部件則可以調節(jié)射線電流、電壓、曝光時間等各種參數(shù)，以適應各種工件的檢測要求[3]。

2.2探傷器材

檢測設備主要有像質儀、感光屏、光膜。光譜儀是一種用來測量 X射線底片感光感度的儀器，它通過在感光板上顯示的相位儀圖像，可以判定它是否符合探測技術要求;感光板具有吸收散射光線、增加黑度（縮短曝光時間）、增強感光效果，分為熒光、金屬熒光、金屬熒光和金屬三種類型，通常使用金屬感光板，在風缸探傷中使用鉛板作為感光板;與常規(guī)照相薄膜比較，射線探傷膠片有雙面感光膜，以增加感光速度，使曝光時間減少一半，感光性能主要有顆粒度、感度、黑度、對比度和清晰度等感光性能，選擇富士100/C5型薄膜進行鋁合金風缸的無損檢測[4]。

3軌道交通車輛鋁合金風缸射線探傷工藝流程

EP2009制動系統(tǒng)鋁合金風缸主要包含一條縱焊縫和兩條環(huán)焊縫，分別用A1、B1和B2表示，如圖2所示。

3.1射線參數(shù)

光的靈敏度是由反差和清晰度決定的。在傳輸方向上，厚度相差很大，而光照比較柔和時，會有很高的暗度對比。由于各個照明的尺寸是恒定的，因此，工件的外形，或是沒有在背板上的影像邊緣，都會有一個很大的陰影。內含不明與膠片、感光屏、光能等有關，主要是由于膠片上的光通過膠片受到的輻照。

3.2曝光條件

要確保膠卷的黑度和反差，光線必須具有足夠的能量和強度，其能量取決于管內的電壓和管內的電流。由于光線的輻射損耗較低，光線穿過物

盡可能選用聚焦較少的光源，聚焦較少會造成薄膜上的半影區(qū)寬，增大的邊沿會變得更清晰，使不清晰程度下降，增強鄰近區(qū)域的反差。幾何模糊性與零件的厚度相關，通過選取合適的光程可以降低零件的幾何清晰度。同時，還應考慮到管內的壓力對感光敏感的作用，按照GB/T3323-2005標準，要求在15 mA/min內進行曝光率的調節(jié)，以防止出現(xiàn)過高的管壓。

3.3散射線屏蔽

散射分為前后散射，無論何種散射都會使底板產生灰色煙霧，使反差和清晰程度下降。可以通過多種方式來進行輻射的調節(jié)。此處使用了背散式遮光鉛板，也就是在底片的后面加上一層鉛板來吸收輻射，以避免后向散射。

3.4膠片處理

在暗室內人工制作的電影，以便長久地保持可視圖像。薄膜的人工加工工藝可分為顯影、停顯、定影、洗、烘干等工序，干燥時的溫度對制版的品質有較大的影響，而在暗室內則需要控制溫控濕。在放置沖洗溶液時，要防止膠卷上的泡沫，使膠卷不勻。從將定影液裝入膠卷至乳狀物的乳白消失這段期間，即"通透時間"，而定影的整個過程是"通透時間"的2倍。清洗后的膠卷要用棉布或用脫脂溶液進行除濕，不然會造成水分的不均勻。

結語：綜上所述，本文主要針對射線探傷的原理和工藝進行分析，射線探傷技術不僅能較好的避免超聲波探傷帶來的回波干擾，對于探傷結果的準確性也能得到有效保證。因此，建議在軌道交通列車鋁合金探傷工藝中，選擇射線探傷作為主要探傷技術，以保證鋁合金風缸的密閉性得到有效保證。

參考文獻：

[1]黃挺.軌道交通車輛鋁合金風缸探傷工藝及缺陷分析[J].隧道與軌道交通，2019（S2）：228-231.DOI：10.13547/j.cnki.dxgcysd.2019.s2.052.

[2]馮春錦.搭接式副風缸漏泄故障原因分析與防治[J].科技與創(chuàng)新，2017（06）：73+78.DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.073.

[3]邱友勝，張偉，楊洪慶.機車16MnDR總風缸縱、環(huán)縫的焊接工藝試驗及應用[J].金屬加工（熱加工），2008（04）：49-50+56.

[4]鄔移華，劉豫湘，吳智，胡宇峰.低溫下總風缸的選材分析及強度計算[J].電力機車與城軌車輛，2003（03）：22-25.DOI：10.16212/j.cnki.1672-1187.2003.03.007.

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