铁路货车轮轴超声波探伤新旧标准对比分析

周 翔

(南通友联数码技术开发有限公司，江苏 南通 226000)

随着货车探伤新技术、新工艺、新装置的不断发展，标准《关于印发<铁路货车轮轴组装、检修及管理规则>的通知》(铁运[2007]98号，以下简称“旧轮规”)已不能完全符合实际需求，于是中国铁路总公司组织制定了《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》(TG/CL224—2016，以下简称“新轮规”)，并于2017年1月1日在各个车辆段正式实施使用。

1 修改内容

为了适应目前铁路货车提速和安全运行的要求，新轮规在灵敏度的确定方法、探头参数值、仪器性能等几个主要方面进行了重新制定，提高了超声波探伤的效率和质量。

1.1 统一探伤灵敏度确定方法

探伤灵敏度的高低直接影响发现小缺陷的能力。灵敏度越高,能检出的最小缺陷就越小,漏检率小[1]；但灵敏度过高时杂波变多,给判定缺陷伤波带来干扰。因此探伤灵敏度要适中,以能发现质量验收标准中规定检出的最小缺陷为准。“新轮规”统一规定了灵敏度确定方法。

除了RD2型非突悬轮轴轮座外侧灵敏度在实物试块上确认，其余都在标准试块上进行测距标定和确定灵敏度，并在补偿相应增益值后再在相应半轴实物试块上进行实物对比，使得探伤灵敏度标定方法更为科学。

1.2 加强对仪器状态的检查

为了确保客车轮轴超声波探伤设备的技术状态，“新轮规”对超声波探伤设备的季度性能作出了新的规定。在超声波探伤设备季度性能中增加了检查超声波探伤仪的状态(包括外观及显示屏状态 ，电源、电池状态 ，按键、旋钮、接口状态)，明确要求新购置、返厂维修及定期检修后的探伤仪器，首次使用前应按季度性能检查的要求进行检查并做好记录。

1.3 提高探伤仪性能指标

超声波探伤仪的主要性能指标有水平线性、垂直线性、灵敏度余量、分辨率等,其中水平线性指标影响着缺陷定位，且水平线性误差越小,定位精度就越高[2]。因此“新轮规”规定每季度对上述指标进行1次检测且检测结果应完全符合标准规定的要求(水平线性误差要小于或等于1%)。

1.4 调整直探头频率

探头发射出的超声波由各种频率的正弦波叠加而成，通过FFT傅立叶变换进行频谱分析时，可以看到探头发射出的超声波的频率分布，其中幅度值最大的频率为探头频率。超声波探头频率在很大程度上决定了超声波对缺陷的探测能力。当超声波频率过高时,由公式C=λf(C为超声波速度，m/s;λ为波长，m;f为频率,Hz)可知：波长短时，高频超声波声束窄、扩散角小、能量集中,从而发现缺陷的能力变强，且分辨率高，缺陷定位准确[3]；但同时扫査范围变小，仅能发现声束轴线附近的缺陷，对于裂纹等具有明显反射指向性的面状缺陷，如果超声波不是近于垂直入射到裂面上，在检测方向上就不会产生足够大的回波让探头接收。因此，当检测面粗糙时，高频声波容易发生散射，不易射入工件内部；工件晶粒粗大时，高频声波波长与金属晶粒的大小相当或更小，工件内部的超声波衰减大，从而没有足够的穿透能量。另外，晶界之类的反射还会出现其他杂波，使缺陷不易检出，漏检率增加。因此“新轮规”将全轴穿透直探头的频率调整为2.0 MHz。

1.5 确定小角度纵波探头与横波斜探头角度

“旧轮规”中手工探伤用小角度纵波探头与横波斜探头角度值给了一个范围，用户自行选择范围内的角度对轮轴进行探伤，使得各个车辆段使用探头的角度值各不相同，导致了探伤灵敏度的值千差万别，从而对同一个缺陷的定量存在着差异。“新轮规”明确规定了小角度纵波探头与横波斜探头角度的值，如表1所示。

表1不同轴型各部位使用探头角度值
Table1Probeanglevalueforeachpartofdifferentshafttypes(°)

轴型轴端扫查轴颈根部轴身扫查镶入部内侧突悬轴轴身扫查镶入部外侧非突悬轴轴身扫查镶入部外侧轴颈扫查镶入部外侧 RD2 22.54552.454.545 RE2A 22.54552.4/45 RE2B 264552.4/45 RF2 274552.4/45

2 结论与建议

“新轮规”保证了每个车辆段使用相同规格的探头，统一了探伤灵敏度的确定方法，方便了相关部门的统一管理，大大提高了探伤的效率和质量，为铁路货车安全行走提供了保障。但执行“新轮规”时也要注意以下几点：

(1)探伤时，要严格按照“新轮规”要求的方式进行扫査，保证声束能覆盖整个检査区。其中特别要注意的是：探头方向，因为探头方向的改变会导致入射波方向不同，使得灵敏度发生变化；扫査速度，要保证缺陷回波能充分地被探头接收，使得屏幕上的波形显示清晰。扫査过程中还要给探头以适当、均匀的压力[4]，因为压力不同时耦合液厚度会发生变化，从而导致灵敏度值不稳定。

(2)提高制作半轴实物试块的标准。制作实物对比试块的材料要均匀，透声性能要好,保证试块的材料和被检工件材料一致[5]。

(3)严格按照标准，每班开工前要校验超声波探头的角度和探伤灵敏度，防止探头磨损对探伤结果的影响。