铁路客车轮对穿透探伤超声波探伤常见现象的讨论

铁路客车轮对穿透探伤超声波探伤常见
现象的讨论
摘要本文对铁路客车轮对超声波探伤过程中出现的常见缺陷产生的波形进行对比，同时阐述手工超声波探伤过程中发生问题的解
决方法，分析和讨论轮对超声波探伤常见缺陷产生的原因。

关键词：超声波探伤客车轮对缺陷波形
铁路客车是铁路客运的重要运载工具，轮轴是铁路车辆上关系运
行安全的重要部件，为满足铁路客运提速的要求，以及在役车辆车轴
的运用状况日趋恶劣，相应对铁路客车车轴的探伤技能及车辆超声波
探伤技术也提出了更高的要求。

1.目前客车轮对常规超声波探伤的方法
1.1轮对全轴穿透超声波探伤
该方法是通过探伤工观察波形来检测轮对横截面上的缺陷和裂纹，并通过波形在轴
身上对缺陷进行定位。

最终可以由磁粉探伤结果做出判定。

由于工作过程中需要探伤工
时刻观察波形的变化，所以人为因素对轮对探伤的结果有着很大的影响。

1.2轮对轮座镶入部超声波探伤
该方法是通过探伤工观察界面波及界面波之前波形的变化来检测轮座及制动盘座镶
入部是否存在缺陷，并使用多种探测方法核查，最终做出判定。

由于探伤人员操作不规
范会导致超声波探伤仪显示波形也存在不同，每个探伤人员对同一波形的认知程度不够，所以人为因素对轮对探伤的结果有着很大的影响。

可见，两种常规方法都存在人为因素对超声波探伤判伤结果起到关键影响的情况。

不同的操作人员对相同或相似波形产生不同的判断。

因此有必要就判伤的方法进行总结，本文仅对检修轮对车轴的穿透探伤的波形特点加以分析。

2.轮对超声波穿透探伤常见缺陷波形对比和分析
2.1轮对全轴穿透超声波探伤
前提：仪器参数符合要求，测距标定为横坐标每格240mm，确定探伤灵敏度TS-3试
块φ2平底孔回波+14dB。

2.1.1正常波形
波形特点：a 始波后干净清晰不存在林状波，草状波。

b 在时基线长度达到轴长的位置左右出现轴端三孔，底波，以及大量迟到波。

c 在探伤灵敏度下底波回波之间出现一较高固有回波N
波形产生原因：a 探头发射的超声波经过车轴另一端面反射，被探头接收。

超声波
在传递过程中没有遇到阻碍，所以始波后干净清晰，底波高度能达到基准波高以上。

b N波产生的原因为车轴的形式尺寸造成，由于声束的扩散，波形转换的原因。

图1 正常波形
2.1.2透声不良
波形特点：a 始波后出现大量林状波，草状波且波高逐渐降低直至波形消失。

b 底波很低甚至消失。

波形产生原因：a 晶粒粗大：由于晶粒大导致超声波散射，使得探头接收到不同
深度反射回的超声波，并且这些回波的声压逐步减小，即超声波探伤仪显示的波形高度
逐渐减低。

可以判断轮对透声不良。

b 由于内部存在较大的松散缺陷，随无明显伤波反射，但会引起底面回波的下降。

图2 透声不良
2.1.3大裂纹
由于车轴属于轴类锻件，因此车轴常见缺陷的大致分布为：车轴内部缺陷主要夹渣，缩孔，疏松；车轴外部缺陷主要为疲劳裂纹。

在检修车轴中，由于车轴在运用过程中的
受力特点，决定了在车轴材质均匀时，其产生的疲劳裂纹应由外向内发展。

方向的横向，而此种方向的裂纹正是对车轴断裂危害性最大的方向。

因此，横向大裂纹的扫查十分必要。

波形特点：a 始波后干净清晰不存在林状波，草状波。

b 在时基线长度达到轴长的位置左右出现轴端三孔，底波，以及迟到波。

c 始波与轴端三孔间存在猛烈、尖锐的波形。

波形产生原因：a 车轴外部疲劳裂纹。

这类裂纹特点是裂纹宽度小，目视较难发现，方向以垂直于轴向方向为主。

b 裂纹特点造成显示波形为波峰尖锐、猛烈，是因为裂纹与入射波方向垂直，超
声波有较大的反射面积，移动探头会使得波形位置左右小幅移动且波形高度迅速降低。

图2 大裂纹
2.1.4其他波形
在轮对超声波穿透探伤过程中，产生类似于不透声波形的原因其实是很多的，在仅仅看到波形时，不能轻易判定为透声不良，应采用其它角度的探头或采用其它的检测方法，排除造成底波降低或消失的原因，最终加以综合判断。

轴端堵三孔波形
特点：a 始波波幅很高，始波后出现大量状波。

b 草状波波幅很高且降低很慢。

c 草状波逐渐降低直至波形消失。

d 没有底波。

波形产生原因：轴端三孔重钻不符合要求。

在车轴加工过程中，由于应力分布不均匀导致在制作轴端三孔时，内应力于集中产生裂纹。

堵焊后出现未熔合。

造成超声波在轴颈处来回反射。

内部倾斜形缺陷
特点：底波降低严重甚至消失，但始波后沿干净，始波宽度窄。

原因：因超声波被较大的倾斜缺陷遮挡，反射波不能充分被探头接收，造成底波降低甚至消失，但因材质没有缺陷，因面对始波未造成影响。

上盲区内的大缺陷
特点：由于上盲区内缺陷的回波与始波的相互叠加，不易分辨（尤其是系统分辨力不足时，表现尤为明显），但探头发出的超声波没有足够的能量到达车轴反射面，使得底波降低。

如果盲区内的缺陷全部遮挡了超声波，则出现类似晶粒粗大的波形显示。

3.结论
铁路安全运输问题始终是铁路工作的重中之重，随着铁路运输向高速、重载方向的发展，运输量逐步增长，在役轮对的性能也面临严重考验，构成了对运行列车的极大威胁，轮对探伤结果的有效性，将影响到铁路运输是否安全。

为了避免和减少由这种因素引发的故障，对轮对探伤的质量要求将越来越高。

就轮对探伤这两而言，主观上取决于探伤人员的技术业务素质和责任心，客观上依赖于科学的探伤方法与先进的探伤仪器，在实际工作中丰富的探伤经验尤为主要，但经验是靠理论支撑的，本文试图超声波穿透探伤的经验与理论相结合，这既是保障铁路运输的行车安全，也是提升人员探伤技术的作业水平。

加强探伤人员面对异常波形处理的能量，保证最后探伤结果真实可靠。

参考文献
1 中国机械工程协会无损检测学会编.磁粉探伤.北京：机械工业出版社，1987
2 庄文忠，孙桂儿编.磁粉和渗透探伤技术.北京：国防工业出版社，1982
3电磁无损检测.北京：航空工业出版社，1989
4钢材缺陷.北京：冶金工业出版社，1960
5中国铁路总公司.《铁路客车轮轴组装检修及管理规则》.北京.中国铁道出版社，铁总运2014【191】号。