浅议铁道机车车轮探伤方法

浅议铁道机车车轮探伤方法

代志俊

青藏集团公司西宁机务段青海省西宁市810006

摘要：介绍了现行的铁道机车整体碾钢车轮探伤方法，分析总结了各种探伤方法的优缺点及存在的问题，并针对现存问题，提出了改进意见和建议。

关键词：机车整体车轮；探伤方法；分析；建议

车轮是铁道机车（火车头）走行部最重要的部件之一，运行中的机车车轮如果发生裂损事故，将导致十分严重的后果。对机车车轮实施各种方法探伤，是保证车轮安全使用的重要手段。随着铁路的提速和重载，各型铁道机车大量采用了整体碾钢车轮。因此，研究整体碾钢车轮的探伤方法，对现行的车轮探伤方法的现状和存在的问题进行分析和讨论，对于确保行车安全，具有重要的意义。

一、新制车轮探伤

整体碾钢车轮由轮轮毂、辐板、轮辋三个部分组成。新制车轮探伤在车轮精加工后进行，探伤的任务是检查车轮的表面缺陷和内部缺陷。目前采用磁粉探伤法检查车轮表面缺陷；采用超声波探伤法检查车轮轮辋内部缺陷。

（一）磁粉探伤

国内新制整体车轮表面均采用磁粉探伤法探伤，探伤方法分为干粉法探伤和湿法探伤两种。其中，干粉法探伤一般采用人工磁轭法磁化，人工撒干磁粉探伤；湿法探伤一般采用探伤机磁化，自动浇撒普通磁悬液或荧光磁悬液探伤。从实际探伤效果看，探伤中只要严格按磁化规范操作，两种探伤方法都能满足目前整体车轮表面缺陷的探伤需要。

（二）超声波探伤

1.目前国内各专业车轮制造厂的新制车轮超声波探伤已全部采用国外先进设备，如大同ABC公司生产的铸钢轮，采用了美国研制的相控阵超声检测系统；太原重型机器厂钢轮公司引进了加拿大的超声检测系统，采用轮式探头对轮辋部位进行扫查；国内最大的车轮生产企业马鞍山钢铁公司车轮公司引进了加拿大NDT技术公司制造的UMS280车轮超声检测系统。三家企业引进的系统检测灵敏度都为Φ2mm平底孔当量缺陷。

以上几种探伤系统的优点是，探伤判伤自动化程度高，大幅度减轻了探伤人员的劳动强度，便于今后对车轮实施更加严格，更科学的探伤工艺，从而提高车轮探伤水平和可靠性。其缺点及存在问题是，探伤系统复杂，价格昂贵，在现有条件下，一般机车车辆工厂和机务段近期不大可能投资购置以上车轮超声波探伤系统；另外，国内外各专业车轮制造厂商虽然拥有上述先进的探伤系统，但受成本、产品合格率、订货合同等市场行为因素影响，目前并不一定采用上述先进探伤系统对出厂车轮实施全面探伤，往往仅对出厂车轮采用局部探伤的方法或根本不探伤，以维护厂商利益。以目前我国正大量进口使用的德国整体车轮为例，德国是目前世界上拥有超声波探伤技术最先进的国家，但是根据数据资料查证，仅2007年1～10月，某机车检修厂就在进口德国新制车轮探伤检查中发现缺陷、裂纹超标车轮59对（已全部索赔成功）。从车轮缺陷、裂纹的超标严重程度看，车轮出厂前很可能存在未进行超声波探伤。

2.国内各机车车辆工厂和机务段的新制整体车轮超声波探伤，目前均采用人工探伤，探伤范围为整体车轮的轮辋部分，具体探伤方法为：采用纵波直探头以车轮轮辋内侧面为探测面，轴向探测轮辋内部缺陷；采用纵波双晶探头以车轮轮辋踏面为探测面，径向探测轮辋内部缺陷；探伤灵敏度为Φ2mm平底孔当量缺陷。

以上两种探伤方法均存在着探伤盲区和死区，理论上，直探头探伤盲区小于或等于20mm，双晶探头探伤盲区小于或等于9mm，实际数值还要大一些；在探测面边缘处和轮缘处，还存在着探伤死区。

3.由于目前我国铁道机车车辆车轮现行标准中，未要求对新制车轮的轮毂、辐板内部缺陷进行探伤检查，因此，目前尚未开展新制车轮的轮毂、辐板内部缺陷的探伤检查。

二、在役车轮探伤

（一）中修机车车轮探伤

1.磁粉探伤

中修机车车轮解体时，车轮内外侧表面脱漆进行磁粉探伤；车轮不解体时，车轮内侧面受从动齿轮、六连杆传力机构限制，磁粉探伤不能探及的部位目前采用目视方法检查，但检查效果很差。

2.超声波探伤

中修机车车轮轮辋超声波探伤，除按新制整体车轮超声波探伤方法探伤外，还增加了超声波横波探头，从轮辋踏面探查，探测轮辋内部缺陷和表面疲劳裂纹。尽管增加了探头，和新制车轮探伤一样，探伤中仍然存在着探伤盲区和死区。

（二）小辅修机车车轮探伤

1.车轮表面探伤

机车小辅修时，探伤条件非常苛刻，由于车轮未落轮解体，车轮表面大部分被遮挡，即使用肉眼观察都很困难，因此，目前无法采用磁粉法、渗透法对车轮轮毂、辐板表面进行探伤；采用传统的涡流法探伤时，因受提离效应、边界效应影响以及易受车轮表面材质（热处理引起的差异）、形状变化的影响，探伤效果很不理想；2005年开始推广使用的磁记忆探伤技术，也因实际探伤效果不可靠，现已基本停用。因此，目前各修程机车车轮包括整体碾钢车轮、铸钢车轮、箱式辐板车轮表面的探伤问题一直是一个困扰探伤界的难题。

另一方面，由于机车的重载和提速，各型机车车轮的疲劳裂损进一步加剧，2007年发生了令人震惊的“114”客运机车整体车轮崩裂事故。从已下车中修的车轮裂纹情况看，每年最少应对运用机车车轮表面探伤检查2次，才能保证安全。

2.超声波探伤

机车小辅修时，目前各机务段均采用大角度横波探伤方法对整体车轮的轮辋部分进行超声波探伤，具体探伤方法为：采用大角度横波组合探头以车轮轮辋踏面一处为探测面，周向探测，以期望探测轮辋内部径向缺陷和表面疲劳裂纹；探伤灵敏度为Φ3Χ30mm横孔当量缺陷。这种探伤方法的最大优点是，能在不牵动机车的情况下，完成轮箍（车轮）探伤作业，能提高工作效率，改善探伤工作条件；缺点是，较之中修机车车轮轮辋采用的超声波探伤方法，这种探伤方法灵敏度、可靠性都比较低。实际上，这种探伤方法是在目前机车小辅修苛刻的车轮探伤条件限制下，采取的一种积极地措施，一种带有局限性的探伤方法。对此，探伤工作者必须有清醒的认识。

采用这种方法探伤时，工作者要注意与其他探伤方法进行比较印证，以便得出准确的检测结论。必要时，要果断移动机车，寻找车轮踏面最佳探测位置或改用其它方法探伤，以防止缺陷和裂纹的漏探。

三、结论与建议

（一）目前现行的机车车轮的探伤方法还存在着一些的问题，探伤水平和可靠性都有待于提高，建议有关方面重视机车车轮的探伤问题研究，加大机车车轮探伤技术的研究和探伤设备的投入力度。

（二）现行的机车车轮超声波探伤判废标准中，对未超标缺陷的长度以及单位面积内缺陷的个数未作规定，建议增加按缺陷长度、按单位面积内缺陷个数判废的条款。

（三）近几年来，无损检测技术发展很快，出现了很多新技术新方法。建议今后在制定或修订探伤标准时，应尽量采用新技术，以提高探伤的可靠性和效率。

参考文献：

[1]黄永巍.中国铁道系统无损检测技术与国外的交流和合作.无损检测，2007，29（11）：621—626