探伤工艺

探伤工艺（共10篇）

探伤工艺 篇1

钢水包在使用中由于耳轴需要承受钢包整体重量, 在使用中不断与吊钩内衬摩擦, 钢水包耳轴容易出现划伤, 进而产生微小裂纹。而这些缺陷需要及时检测出, 否则容易造成安全隐患, 引起表面裂纹扩散。检测的方法有渗透探伤法, 超声波探伤法、磁粉探伤法等。其中磁粉较渗透的检测方法更优。在这里我们简要介绍下耳轴的超声波和磁粉探伤两种方法。

1 耳轴中存在的主要缺陷

耳轴的主要缺陷为在铸造中产生的缩孔、裂纹和夹渣以及在使用中耳轴摩擦副产生相对运动时, 软基材料表面较粗大的凸起由于粘着磨损而产生脱落, 形成较硬的粗大磨粒;同时耳轴表面也由于粘着磨损产生了高硬度的细小磨粒。两种磨粒滞留在接触区内共同参与磨粒磨损。在摩擦副中粗大磨粒承受了大部分载荷, 仅有极少部分高硬度细小磨粒参与磨料磨损。由于粗大磨粒硬度小于耳轴表面硬度。因此粗大磨粒对耳轴磨损作用很小, 耳轴磨损速度显著降低。实践证明, 由于耳轴处于高温辐射区, 油脂润滑失效, 耳轴磨损相当严重, 并多次发生耳轴表面大面积拉伤。在承受交变应力的情况下容易产生的横向裂纹。如果没有及时检查发现并处理这些缺陷很容易引起安全事故。同时耳轴和钢包的连接处都是直接焊接的, 由于受的拉力比较大容易开裂, 使耳轴与钢包的连接不牢固, 使耳轴在受力较大时有滑出脱落的危险。

2 在用耳轴的检测重点——疲劳裂纹

疲劳裂纹的危害程度比较大, 在被忽略时轻者使耳轴承载强度降低, 严重时甚至会造成耳轴的直接断裂。耳轴的内部缺陷 (缩孔、裂纹、夹渣等) 在不断承受拉应力时可能产生疲劳裂纹, 但大多情况下, 耳轴表面应力集中的部位 (如耳轴根部、与轴套摩擦形成的沟等) 在交变应力下更容易产生疲劳裂纹。如果在使用中没有检查或是检查忽略了这些细微缺陷, 耳轴在重力载荷下容易在裂纹位置直接断裂, 从而造成较大的安全事故。

3 检测方法的选择

根据耳轴的外形尺寸、形状、表面状况以及缺陷性质 (种类、大小、位置、方向等) 等确定耳轴的检测方法。

由于刚产生的疲劳裂纹还没有深入耳轴内部, 只存在于表面, 因此采用磁轭法进行表面检测。磁轭的磁极间距应控制在75mm~200mm之间, 检测的有效区域为两极连线两侧各50mm的范围内, 磁化区域每次应有不少于15mm的重叠。当磁痕是形状清晰, 轮廓分明时, 线条钎细证明这是裂纹;当磁痕模糊线条宽时, 说明是表面机械划伤。对于耳轴的内部裂纹和其他缺陷可以采用超声波直探头进行检测。检测前应对耳轴表面进行打磨, 使表面的粗糙度Ra≤6.3μm。检测面应无氧化皮、污物等。如耳轴内部无缺陷则反射波直接为底波, 如有缺陷则反射波在缺陷位置。检测时应从耳轴的轴向和周向两个相互垂直的方向进行探测, 尽可能的检测到耳轴的全体积。

4 缺陷的显示

由于耳轴的受力方向与耳轴的轴向垂直, 而疲劳裂纹多与应力有关。因此耳轴上的疲劳裂纹一般在耳轴根部。瓷痕一般中间粗大两边逐渐对称变细, 且裂纹多与耳轴轴向垂直。由于耳轴表面上由于磨粒摩擦多有些划痕, 这种划痕多事宽而浅的, 因此, 在做磁粉检测时一般不会出现明显钎细尖锐磁痕。如果有明显钎细尖锐磁痕显示, 则说明这些划伤可能已经引起了裂纹产生, 需要经过打磨后进一步做磁粉检测进行确认。超声波检测主要进行耳轴的内部检测。在轴端用直探头检测时, 如无缺陷时反射波为耳轴的底波, 长度等于耳轴的长度, 如内部有缺陷或是有裂纹时则反射波在缺陷位置, 要小于耳轴的长度, 而应力裂纹多在根部, 因此要特别注意受力面的检测。而从轴面进行检测时多检测一些内部缺陷 (种类、大小、位置、方向等) , 这些缺陷容易使耳轴的强度降低, 从而影响钢包的安全使用。

5 耳轴的重点检测部位以检测实例

我们今年共对安钢集团炼铁的180台钢包进行检查, 检查步骤如下:

(1) 先把耳轴外的轴套去掉, 对磨损比较严重的耳轴用砂轮机进行打磨直至露出光滑的金属色。如果没有磨损时就用钢丝轮进行打磨去除表面的氧化皮和污物等, 直至露出光滑的金属色。

(2) 先在耳轴上喷上均匀的反差剂, 在用红磁膏和适量的水 (磁粉浓度为10~20g/l, 并用A-30/100型灵敏度片测试) 调配好的磁悬液喷洒在磁轭的两极之间, 在喷洒磁悬液之后磁轭需要继续通电1~3秒后才可断开。如有缺陷在反差剂的反衬下会比较明显的表现出来。必要时可可使用放大镜进行观察。

(3) 耳轴和钢包的连接焊缝先进行打磨, 直至漏出金属光泽。然后均匀的喷上反差剂。使磁轭的两极在焊缝两侧先与焊缝垂直, 在左右与焊缝成45°角进行检测, 从而使裂纹最大化的被检测出来。

(4) 做过磁粉检测后, 用耦合剂均匀的涂满整个耳轴轴面和端面, 用超声波直探头进行100%的扫查, 同时有不小于15%的覆盖率, 确保不会有漏检部位。

(5) 这一次的检查结果为180台钢水包共有两台有缺陷, 一台根部有细微裂纹, 另一台耳轴内部有铸造缺陷。

6 结论

经过大量的检测实践分析可以得到, 应使超声波和磁粉结合进行耳轴内部和表面探伤, 可以做到防范于未然, 最大可能的把危险不安全因素提前排除。应得到广泛推广应用。

参考文献

[1]盖伊著, 徐记南译.物理冶金学[M].北京:机械工业出版社, 1981.

[2]美国无损检测学会编, 美国无损检测手册译审委员会译.美国无损检测手册.磁粉卷[M].上海:世界图书出版公司, 1994:575.

[3]美国无损检测学会编, 美国无损检测手册译审委员会译.美国无损检测手册.超声卷 (下册) [M].上海:世界图书出版公司, 1996:242.

探伤工艺 篇2

一、关于无损检测

工作后查找的第一个单词叫做无损检测。在度娘的选框里输入：“无损检测用英文怎么说？”的时候，总觉得是不是应该先找本新华字典或者百度知道里搜索一下无损检测的中文含义。对于学文科的孩子来说，在学校里，大概永远不会接触到这么陌生的词汇，但是一旦离开校园，就会接触到很多很多意想不到的词语：无损检测，涡流探伤。也永远不会知道，铜管钢管的检测有他自己的方法。可以用超声波检测，也可以用涡流探伤仪来检测。那么，什么是无损检测呢？度娘说：无损检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿命等）的所有技术手段的总称。专业的解释，通俗的来说，就是不损害被检测物质的前提下进行的检测。是的，我踏入了一个陌生的领域，无损检测。

二、关于涡流探伤

涡流探伤：利用电磁感应原理，检测导电构件表面和近表面缺陷的一种探伤方法。其原理是用激磁线圈使导电构件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息。按探测线圈的形状不同，可分为穿过式(用于线材、棒材和管材的检测)、探头式(用于构件表面的局部检测)和插入式(用于管孔的内部检测)三种。

涡流探伤的仪器可以分为很多种，例如这一款：LJET-101型涡流探伤仪，他是这样描述的：

LJET—101型穿过式系列涡流探伤仪是高端，全自动、高分辨率、数字化的穿过式涡流探伤仪，用于铁磁体、奥氏体钢、有色金属的管材、棒材、线材的表面及亚表面检测。主要覆盖点伤及环向缺陷，通用性强，应用范围广。操作平台基于Windows XP操作系统，可以方便地实现组网。参数调整简单，设置可存储于硬盘，调用方便。检测结果存储于数据库,方便产品批号追溯。自带远程在线诊断、在线帮助及口令保护。检测直径1~273mm，最小检测缺陷孔径符合国际涡流探伤标准孔径，也可以与旋转式探头检测系统联合使用，以提供检测覆盖率，覆盖全部纵向、横向及通孔类缺陷。性能达到国际一流水平，完全可以与世界上最先进的涡流探伤仪相媲美，而且操作方便，使用简单，配套技术服务完善。

LJET—101型穿过式系列涡流探伤仪是采用大规模进口集成电路，结合最先进的涡流探伤技术、光电感应技术、微机控制技术的全自动涡流检测仪器。配以精美设计的机械传动装置，形成完整的机电一体化系统，是国内唯一具有成套完整系统的全自动涡流探伤仪。采用基于WINDOWS XP操作系统的操作软件使涡流探伤仪使用更为简洁、智能化。仪器经过长期的一线生产检验，性能稳定、可靠，具有自动化程度高、检测速度快等优点。该仪器是专用于金属管、棒、线材在线、离线检测的涡流探伤仪。

LJET—101型穿过式系列涡流探伤仪采用实时涡流阻抗平面和动态时基扫描显示技术，实时同屏多窗口显示检测对象的涡流信号二维图形及动态时基曲线。计算机大屏幕信号显示，采用多模式报警技术，使得仪器操作更加容易、可靠。

LJET—101型穿过式系列涡流探伤仪能够快速检测出各种不同材质的金属管、棒、线材的表面裂纹、暗缝、气孔、夹杂和开口裂纹等缺陷。是汽车、航天、石化、冶金、机械等行业对金属构件的在线、离线或役前、在役检测的通用仪器。

LJET—101型穿过式系列涡流探伤仪具有1KHZ——100KHZ测试频率范围，能够适应各种不同金属管道的检测要求。能够在仪器内建立标准检测数据库，方便用户在更换不同规格的材料时调用。可配接耦合间隙要求很低的穿过式探头和其它结构的探头(探头的选择完全可根据用户的检测要求而定)，仪器可选配在线测速系统、磁饱和器以及喷墨装置、探头架等，以便实现金属管棒线材在线或离线自动涡流探伤。仪器技术参数也是我们会关注的点,这款涡流探伤仪的参数如下: ☆ 检测通道：1-10(可扩展旋转式通道，旋转加穿过式组合探伤)☆ 检测频率：1KHz--100KHZ;☆ 线性增益：0—99.9dB连续可调，步长：0.1dB;☆ 探伤速度：0.3m/min—12000m/min ☆ 长时间稳定性：灵敏度dB值波动≤1 dB ☆ 人工缺陷大小分辨率≤0.1mm ☆ 人工缺陷误报率<1% ☆ 人工缺陷漏报率<1% ☆ 周向灵敏度差≤2 dB ☆ 信噪比≥15 dB ☆ 端部盲区：≤50mm ☆ 标记精度：≤±50mm

☆ 相位旋转：0--359度连续可调，步长：1度 ☆ 多种显示方式：V模式、Y模式、X/Y模式 ☆ 标样在探头中振动，信号不超过报警电平☆ 矢量分析报警模式: 扇形报警、幅值报警 ☆ 延时硬件输出报警、实时硬件输出报警 ☆ 多通道声光报警输出 ☆ 检测长度自动计算统计 ☆ 端头、端尾信号自动切除 ☆ 可大量存储各种检测程序和检测数据

☆ 具有涡流探伤信号的回放记忆功能，可追溯缺陷的幅值、相位。

☆ 自动记录显示缺陷数及其位置，自动形成检测报告(包括检测数量、合格数和不合格数等信息)☆ 中英文操作界面、在线帮助

☆ 可编程控制：上料、下料、分选、标记和联动等 ☆ 电源：交流220V±10%，50Hz±10% ☆ 环境温度：-100C---550C ☆ 环境湿度：≤85%

三、关于超声波

参加了一场关于超声波的培训。一个未知的领域，教授级别的讲师，这样的机会不是人人都有的，而我就是这么幸运的参加了。什么是超声波？超声波的工作原理。超声波探伤仪与涡流探伤仪的区别于联系。电脉冲，相位，和谐震动，当一切陌生的名词从老师的口中蹦出，只能感叹自己无知。在本子上记录了很多很多，想把更多的信息变成自己的东西，在不停地学习与积累中壮大自己。上课的目的最终还是要了解超声波探伤的用途及操作，例如：LJUT-100型旋转超声波探伤系统是专为检测管棒材产品的内部与近表面质量问题而研发的新一代检测设备。拥有结构紧凑，安装调试方便，检测结果直观易懂，可靠，工作稳定性良好等特点。LJUT-100型系列旋转超声波探伤系统对各种牌号及规格的管棒均适用，尤其是最新研发的外径在Φ6－Φ125毫米范围的铜铸管坯的旋转超声波探伤应用。本旋转探头配备装在筒形检测室内的可调角度的水浸超声波传感器(2-6个)。运行时，水箱内高速旋转，被检测管棒材直线运动，实现超声波探头围绕被检工件高速旋转，实现对被检管棒材100％的高速扫描检测。采用旋转方式驱动超声波传感器，围绕被检测管棒材的检测方式与比传统的被检测工件旋转运动的方法相比具有明显的优越性。检测速度更快，探伤灵敏度更高，在线缺陷精确定位和定量，以及更简单的管棒材上、下料分选装置和更快速、方便的规格切换。LJUT-100系列旋转超声波探伤系统使用全数字式多通道超声探伤仪。该系列在线旋转超声波探伤仪操作软件基于Windows XP系统平台，使用专用于管棒材探伤的超声探伤软件，使检测结果更直观，操作更方便，具备检测结果可记录随时调用查看等特点，同时可以和计算机周边设备连接，完成打印报告或检测结果网络传输等功能。

检测对像：有色金属及黑色金属管棒材

超声波探伤缺陷识别 篇3

【关键词】超声波探伤；缺陷识别

1.超声波探伤技术缺陷识别的意义

超声波探伤技术是当前应用最为广泛的无损探伤方式之一，其应用具有灵敏度高、穿透性超强、探测速度快、使用便携方便且对人体无损害等一系列优点。超声波探伤在建筑方面的应用中，对于钢材料的穿透能力具有十分大的优势，主要应用与探测厚度较大的钢板和焊缝。对于钢板平面上的缺陷，尽管有些缺陷深度大，但是只要超声波能直射到缺陷界面就能得到十分清晰的缺陷波。因此，超声波探伤技术在压力容器焊缝探伤和未焊透裂纹等危险性较高的缺陷检测中具有十分重要的应用意义。

2.超声波探伤缺陷的识别

2.1平面状缺陷的探测识别

对于平面状的缺陷类型，在不同方向上的探测，其缺陷回波的高度也具有明显的不同，在缺陷垂直方向进行探测时，其缺陷回波较高；而在平行面上进行缺陷探测时，其缺陷回波较低，有些情况甚至没有缺陷回波。所以针对裂纹类的缺陷类型来说，在超声波探伤识别中通常会出现较大的回波高度，且波幅宽，波峰较多。将探头进行平移，会出现反射波连续的现象，且波幅也随之变动；将探头转动会发现波峰有上下错动的现象出现，这些都可以作为检测平面状缺陷识别的依据。

2.2点状缺陷的探测识别

点状缺陷的探测识别在方向上，缺陷回波不会出现显著的变化，其波形稳定，不同方向探测的反射波高度也大致相同，但是在实际的检测中一旦移动探头，回波就可能消失。根据不同材质内含物阻抗的不同，超声波探伤检测的表现形式也有所不同。气孔内通常含有气体，其声阻抗较小，反射率较高，波形呈陡直尖锐状；而金属夹渣或者非金属夹渣类型的缺陷类型的声阻抗较大，反射波也会更低一些，夹渣面较粗糙的情况，其波形较宽，呈锯齿形状；气孔较为密集的反射波的波高会随着气孔的大小不一而表现出不同的高度，当探头进行定点转动检测时，波高就会呈现出此起彼落的现象。

2.3咬边缺陷的探测识别

咬边缺陷的超声波探测识别主要表现在反射波上，通常情况下这种缺陷类型的反射波会出现在一次与二次波的前面。在探测过程中当探头在焊缝两侧进行探伤时，都能发现这种现象，当探头移动到能够出现最高反射波信号时，固定探头，可以适当降低仪器的检测灵敏度。用手指沾一些油对焊缝边缘咬边出进行轻轻敲打，对反射信号进行观察，当反射信号有明显的跳动情况时，则说明是咬边反射信号，证明该缺陷类型为咬边缺陷。

2.4裂纹缺陷类型的探测识别

通常情况下，裂纹的回波高度都比较大，波幅较宽，其具有多峰现象。将超声波探头进行平移，观察反射波以连续形式出现，波幅会有一定的变动；将探头进行转动检测时，波峰出现上下错动的现象。此外，裂纹缺陷也比较容易出现的焊缝热影响区，且裂纹多数情况下垂直于焊缝，进行探测时，应该在平行于焊缝的方向上进行检测，这样比较容易使超声波直射到裂纹，便于发现裂缝缺陷。

2.5未焊透缺陷的探测识别

未焊透缺陷类型主要是由于焊缝金属没有填到接头根部的原因造成的。这种缺陷类型主要分布在焊根部分，且两端较钝，具有一定的长度，也是平面缺陷类型的一种。将探头进行平移检测时，会发现未焊透缺陷的反射波的波形比较稳定；在焊缝两侧进行探伤检测时，基本上都能得到反射波幅一致性较好的反射波，从而能够判断识别出缺陷的类型。

2.6未熔合熔焊缺陷类型的探测识别

所谓的未熔合熔焊缺陷类型主要是指焊道与母材之间或者焊道与焊道之间在焊接过程中未完全熔化结合而形成的缺陷。当使用超声波进行探伤检测时，超声波可以通过垂直射到其表面的方式，得到波峰较高的回波。但是，在实际的探测过程中如果探伤方式和折射角的选择不合理，也可能造成漏检的问题。对于未熔合熔焊的缺陷的检测识别判断依据的特征有：当探头进行平移检测时，波形呈现比较稳定；进行两侧的探测时，反射波的波幅会产生变化，且存在只能在一侧能探测到的情况。

3.伪缺陷类型的识别

3.1仪器杂波类伪缺陷波类型

这种伪缺陷波通常是在不接探头的情况下，由于设备仪器性能不良以及探头灵敏度调节过高等原因引起的，在荧光屏上表现的单峰或者多峰的波形。当接上探头进行工作时，该波形在荧光屏上的位置维持不变，通过降低探头灵敏度的方法，可以消除这类伪缺陷波。

3.2焊缝表面沟槽引起的伪缺陷波

焊缝表面沟槽的缺陷波类型主要集中表现在反射波方面，使用超声波探测焊缝表面时，会因为其表面的沟槽而产生沟槽反射波。这种波形一般会出现在一次或者二次波偏后的位置，波形表现不强烈，较为平缓、迟钝。

3.3焊缝交错位置引起的伪缺陷波

在钢材料进行加工坡口工作中，由于上下刨的不对称或者焊接过程中的偏移都会形成焊缝错位的问题，由于上下焊缝焊偏，在进行超声波探伤检测时，焊角的反射波同焊缝缺陷波十分相似，但是，通过转移到另一侧进行探伤时，其一次波前不会出现反射波，以此可以最为避免误判的标准。

4.结语

综上所述，造成缺陷的原因较多，且缺陷类型众多，不同的缺陷类型在超声波探伤识别过程中的表现也有所不同，但是也不排除个别有类似的情况，因此，在实际的超声波探伤技术应用过程中，要不断积累经验，且在实际探测中还要熟悉各种缺陷类型的不同探测方式、回波类型以及反射波特征，最终判断识别出正确的缺陷类型，为采取相应的有效处理措施提供指导。

【参考文献】

[1]李政，罗飞路，邹毅.基于PC机的多通道超声波探伤系统[J].无损检测，2009（01）.

[2]张海燕，周全，夏金东.超声缺陷回波信号的小波包降噪及特征提取[J].仪器仪表学报，2006（01）.

探伤工艺 篇4

2006年XXXX检测公司承接了母公司XXXX钢管有限公司的20万吨澳大利亚吹沙法兰焊管的法兰件探伤以及法兰焊接后的焊缝探伤, 工件情况如下:

设计工作压力0.5MPa;工作温度:常温;工作介质:水;材质:Q235B;规格:Φ1100×Φ940×38mm

1.1焊接法兰磁化方法的选择:

因锻件法兰在镦粗过程中出现弯曲而未及时矫正, 继续镦粗时而出现夹层, 或者局部镦粗时使用垫环不当容易产生夹层缺陷;而在锻造后的冷却与热处理过程中容易因冷却速度过快极易产生裂纹缺陷;且由于法兰的轴端面和柱面的弧型与直角相结合的结构原因, 在提高工作效率且满足检测要求的情况下选用交流电磁轭式CJE-1型磁粉探伤机, 磁悬液采用水悬液。磁轭式与水悬液的组合, 对裂纹的检测灵敏度很高, 能够保证磁粉探伤的有效性。

1.2焊接法兰磁粉检测区域的预处理

因锻件法兰在锻造以后要进行机加工, 机加工过程中以及搬运过程中极易造成法兰面的油污;并且由于南方空气湿度大, 碳钢的机加工面容易产生浮锈, 所以在磁粉探伤前要进行铁锈和油污物的清除, 以确保磁轭与检测工件表面的充分接触, 以提高检测灵敏度。

1.3焊接法兰磁粉检测操作过程描述

1.3.1配置磁悬液, 应按照使用说明书进行, 浓度应保证在10-25g/L的范围内, 最好是15g/L左右。磁悬液浓度大会形成过度背景, 影响缺陷磁痕的评定, 浓度过低将不会在缺陷部位形成足够的磁粉堆积, 均会造成一定程度的漏检。

1.3.2灵敏度试片的选取以及放置要求, 根据检验委托单要求以选取A1-30/100型标准试片进行系统灵敏度校验。当检测法兰端面时90度间隔放置四个试片校验, 当检测轴面时每间隔90度做一次灵敏度试片校验。

1.3.3磁化前预先用磁悬液润湿磁化区域, 然后边磁化边喷洒磁悬液, 磁化是要注意每次要有至少15mm的重叠且每次磁化通电时间为1-3s, 磁悬液应喷洒在行走方向的正前方, 以避免磁悬液的流动而冲刷掉缺陷上已经形成的磁痕显示, 并使磁粉有足够的时间聚集到缺陷处, 便于缺陷的检出。喷洒时应注意喷洒均匀, 速度不宜过快, 行走速度太快就容易造成磁痕形成时间短, 堆积浓度小, 以至于造成漏检。

1.3.4观察要求, 进行缺陷磁痕观察一定要认真细致, 不能仅从一个方向观察, 要多角度观察, 当可见光照度达不到评定要求时的大于500Lux, 要使用辅助照明设施。当发现可疑显迹时要对可疑部位进行反复探伤, 缺陷显示部位至少要检查两次以上, 排除伪缺陷, 必要时用砂轮打磨后进一步探伤。对真实缺陷痕迹要进行标记, 测量其所在位置、大小、确定性质进行级别评定, 并做好记录。

2焊接法兰磁粉检测的缺陷分布、形状、性质和具体分析及缺陷处理

实际磁粉检测结果, 焊接法兰表面及近表面缺陷的分布如下图示:

2.1缺陷的定性:

根据上图真实缺陷痕迹标记, 1号显迹为贯穿性裂纹;

2号显迹为局部夹层, 面积在10cm2-40cm2之间;

3号显迹为法兰环向裂纹, 直线长度在150mm-300mm之间;

4其他一些小的线性显迹10mm-40mm之间;

2.2缺陷的判定:

根据业主规范要求 (管线等级以及使用要求较低) , 磁粉检测过程中若发现有1号显迹的法兰进行报废处理;发现2、3、4号显迹的法兰经打磨至裂纹消除, 再经过磁粉检测, 若没有发现超标缺陷且再加工后仍满足尺寸要求则该法兰可以接受。

2.3二例典型缺陷分析:

2.3.1在一个法兰轴向端面上发现一条环向磁痕显迹, 该显迹位于法兰内圆边缘, 长度约240mm, 后经打磨至表层下2mm深度时, 再经过磁粉检测, 该条线性磁痕显迹已经消失, 经法兰生产厂家及公司检测人员分析该裂纹为锻造后冷却速度过快导致。

2.3.2在一个法兰的轴向端面上发现一个面积型圆环显迹, 面积约18cm2, 边缘不规则, 经过分析该面积性磁痕显迹为法兰锻造是局部镦粗造成的夹层, 后经过打磨至2mm深度消除该缺陷。

3结语

钢轨小型自动探伤车及其拓展平台 篇5

关键词：钢轨探伤自动探伤钢轨自动化检测平台

中图分类号：TP1文献标识码：A文章编号：1007-3973(2011)006-108-02

1引言

我国铁路运营线路近8.7万公里(截至2010年底)，与国外线路相比，线路状态较差，超期服役钢轨数量大，钢轨损伤发生率高，因钢轨损伤造成的钢轨折断的情况经常发生，直接危及行车安全。目前检测钢轨内部缺陷的设备主要分为两种，一是小型钢轨超声探伤仪(如GCT-8型)，通过人工手推进行钢轨损伤的检测；另外一种是引进的大型钢轨探伤车(如RFD-140型)，可以实现自动探伤。但是，两种方式都具有一定的缺点和不足：人工探伤耗费人力物力且效率较低，不能适应于我国日益发展的高速铁路事业：大型探伤车虽然检测速度快、效率高，但是成本过高、维护要求较高，而且数量有限，不能满足当今铁路探伤的要求。

因此我们设计了一种钢轨小型自动化探伤车辆，填补了人工探伤和大型探伤车探伤之间的空白。

2钢轨小型自动探伤车设计意图与原理综述

我们设计的是一个搭载超声波探伤仪，由直流电机驱动、单片机控制的，在钢轨上自动走行的，同时能够采集探伤信号的，小型钢轨自动化探伤车辆。代替铁路人工探伤，与大型钢轨探伤车形成互补，实现铁路的自动化探伤，加快我国铁路事业的发展。

探伤原理为超声波探伤。仪器发出的超声透入金属材料的深处，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。具有穿透能力强、灵敏度高、结果准确、即时性强等优点，尤其是该方法仅须从一面接近被检验的物体，适合于钢轨探伤。

2.1车辆机架的设计与选材

车轮车轴的设计：考虑到该探伤车要在钢轨上行驶，我们参考了相关资料并查阅《机械设计手册》，设计如下：外形尺寸类似于铁路车辆车轮，另外为了增大摩擦，减小对钢轨磨损，我们在轮轨接触面上包覆层橡胶。为防止曲线路段脱轨，轮缘与外轨内侧面接触参考火车车轮设计要求，设计有轮缘角、踏面斜面、轮缘内侧圆弧，引导机车在曲线上运行。轮轴主要尺寸：车轮直径315mm；车轮厚度80mm轮缘角65°；车轴长1896mm。

探伤车的承重车架考虑到所搭载的探伤仪器、直流电机、蓄电池等的重量，参考西南交通大学机械工程研究所设计的“125t+125／32t门机行走台车”的端台车架的设计思路，我们采用板式结构作为承重车架，板厚12mmm。使用Solidworks建模后，使用软件使之与车轮车轴装配后如图1所示。

另外，为了防止钢轨上的异物影响到小车的正常走行，损坏车轮，造成不必要的经济损失，我们在下车前部设计安装了排障器，来保证小车的平稳运行。

关于材料的选择，考虑到我们的设计意图及探伤车的轻便型，为了减轻探伤车的重量，我们摒弃了传统的选择钢铁材料的选材方法，而是选择了工程塑料——聚甲醛(POM)作为车身板材的材料。该材料的抗拉强度、冲击韧性、刚度、疲劳强度、抗蠕变性能都很高，尺寸稳定性好，满足设计要求。另外，我们选用质量较轻的铝合金，作为车轮与车轴的材料。经过力学性能校核，材料的刚度强度均满足设计要求。

2.2车辆动力系统的设计

从直流电机到主动轴之间的动力传动方式选用的是链传动。考虑到小车橡胶轮面与钢轨之间的摩擦系数为μ=0.03，小车重量为m=200kg，小车速度为v=1.5m/s，经过计算，得到链条相关数据如下：链条的链号为08A，链条节距p=12.7，链长节数x₀=94.98，实际链长节数x=94，链条长度L=2.39m，理论中心距α=406.434mm，实际中心距α¹=405.4mm。

经过计算，并查阅《中国机电产品目录》，选用包头市永磁电机研究所生产的ZYZD-250型电动机，额定电压24V，额定功率150W，额定转速200r／min。

根据探伤车的电机功率、额定电压，以及需要保证一个工作日(8个小时)的正常使用，我们查阅《中国机电产品成套订购目录》，选择了2块由广东云山汽车厂生产的，型号为6-QA-60的蓄电池。额定电压：12V，额定容量：60Ah。

2.3车辆控制系统设计与信号采集

采用AT89S52单片机作为小车的检测和控制核心，将探伤仪在检测到伤时所发出的报警信号转化为脉冲信号从而把信号反馈到单片机的中断口，使单片机按照预定的工作模式控制小车停止并发出报警信号并且记录此时的行驶路程，建立钢轨损伤点与行驶路程的单值函数，同时使用移动存储设备，通过USB接口与探伤仪器相连，记录详细的探伤信息。动力部分采用由双极性管组成的H桥电路，用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速。在车轮上安装小磁铁，并将霍尔器件安装在固定轴上，采用霍尔开关元器件A44E检测轮子上的小磁铁从而给单片机中断脉冲，通过对脉冲的计数进行车速测量。本设计结构简单，容易实现，具有高度的智能化、人性化的特点，有较强的可行性。

3以此推广的多功能自动化钢轨检测平台

基于上述钢轨小型自动探伤车的设计理念，不局限于搭载超声波探伤仪，而是可以推广应用于钢轨检测的各个方面。通过改进，该检测车辆车架上可装有多功能夹具，用以搭载各种不同的检测仪器，以及相应的探头；信号接收系统采用目前通用的USB数据接口，便于接收各种检测信号；直流电机便于调速控制，可以根据不同的要求以相应的速度运行；单片机易于编程，可以根据不同的要求，更改控制程序。例如可以搭载相对高度测量仪，用来实现自动化检测对高速列车运行有重要影响的钢轨的平顺度。小车上还可以使用更高级的芯片，加入GPS模块和无线通讯模块，使钢轨伤痕定位更精确，同时实现远程检测与控制。这样便可以实现钢轨检测的全面自动化，节省人力资源，提高检测的精度和效率，便于管理，能够更好地适应我国铁路高速化进程。当然，该平台同样也可以经过改进应用于其他特殊领域，如进入煤矿、高辐射等不适合人工操作的领域进行检测。

参考文献：

[1]邱宣怀等，机械设计(第四版)[M]，北京：高等教育出版社，2010

[2]张卫华，机车车辆动态模拟[M]，北京：中国铁道出版社，2006

[3]严隽耄，傅茂海，车辆工程[M]，北京：中国铁道出版社，2008

探伤工艺 篇6

在不退轮的状态下, 使用小角度纵波探头从轴的两端面检查轮座镶入部、齿轮镶入部、抱轴箱镶入部的疲劳裂纹, 试验过程中, 发现2.5 MHz小角度探头在HXD1C型机车轮对镶入部检测时出现较高压装波, 影响探伤评定, 改换相应角度的4 MHz的小角度探头后, 在灵敏度相同的情况下压装波高度小于20%, 信噪比大大提高。对检测中发现的车轮螺栓孔回波进行了说明, 另外, 当轮座外侧小角度探头检测出现疑似缺陷回波时, 采用横波斜探头复验, 可以区分假缺陷回波。

1 HXD1C型机车车轴试块和各部位探头折射角选择

HXD1C型机车车轴试块参数如图1所示。人工线切割槽编号说明:单一数字编号表示刻槽深度1mm, 数字编号右上角带“'”的, 表示刻槽深度2 mm, 数字编号右上角带“″”的, 表示刻槽深度5 mm, 所有线切割槽宽度都是0.2 mm。

各镶入部位检测使用的小角度探头折射角分别为:1号和6号部位10°, 10号部位27°, 2号和9号部位20°, 3号部位16.5°, 4号和5号部位11°, 7号部位14°, 8号部位16.5°。

2采用2.5 MHz探头在检测过程中遇到的回波分析和处理方法

2.1车轮外侧螺栓孔回波

HXD1C型机车轮对每个车轮外侧均有一个螺栓孔, 由于车轮和车轴过盈配合紧密, 超声波会透过轮座到达车轮内壁的螺栓孔上, 形成螺栓孔回波。每条轮对轮座检测中都可以发现此波, 每当螺栓孔回波出现时, 探头的位置、反射回波出现的位置和反射回波波形均相同。车轮外侧螺栓孔回波如图2所示。

2.2轮座内侧、抱轴箱外侧压装波

图3、图4分别是以车轴试块2 mm人工线切割槽反射回波高度的80%作为基准, 用2.5 MHz小角度纵波探头探测得到的压装回波, 从中可以看到, 压装波幅度在50%~90%之间, 回波单一, 上升猛烈, 类似裂纹回波, 在轴端面周向移动探头, 移动距离与2 mm人工裂纹相近, 给探伤人员判断是否为疲劳裂纹回波带来很大困扰。

该车2012年出厂, 按常理, 在短时间内所有轮对的轮座、齿轮座和抱轴箱压装部位都同时产生疲劳裂纹, 假缺陷的可能性非常大。怎样排除和证明这些回波是压装回波, 而不是疲劳裂纹回波呢?

经查找相关文献[1], 进行认真分析后, 认为较低的频率超声波衰减小, 但是由于半扩散角增大, 同一时刻声波能达到的波阵面增宽, 反射回来的杂波相应增多, 此次用2.5 MHz小角度探头检测, 压装部位压装波较高, 原理是相同的。更换了频率为4MHz的相应小角度探头, 在车轴试块各压装部位标定好时基线测量范围和2 mm人工裂纹基准反射波高度的80%, 再到检修车上试验, 经仔细扫查比较, 发现压装波部位回波已经大幅度降到了20%以下, 达到正常检测疲劳裂纹的基本条件。

2.3轮座外侧1号部位检测

轮座外侧1号部位用折射角为10°的小角度探头检测时 (超声波路径为:轴端→轴颈为纵波, 轴颈→1号线切割槽为横波, 见图5) , 压装回波高度普遍达到30%~40%。其中一根轴疑似回波高度达到50%, 用6 d B法测长, 圆周方向指示长度达20mm, 探头径向移动指示长度与2 mm人工锯口指示长度接近 (见图6) 。

为了验证回波的真伪, 决定采用横波探头 (超声波路径为:轴端→轴颈为横波, 轴颈→1号线切割槽为横波, 见图7) 复验, 检测结果显示, 原先用小角度探头检测时出现的疑似回波消失了, 确认此为假缺陷回波。

3结束语

(1) 采用2.5 MHz小角度探头检测时, 由于压装回波较高, 影响了正常缺陷回波的判断, 采用4 MHz的频率较为合适。为了发挥车轴试块的对比验证作用, 建议在试块制作时各镶入部位应压装适当物体, 过盈量与轮对实际情况大致相同, 这样便于探伤人员分析比较, 提高识别疲劳裂纹回波的能力。

(2) 轮座外侧采用折射角为10°的小角度探头检测, 遇到疑似回波时, 可以使用横波探头验证疑似回波的真假。

参考文献

探伤工艺 篇7

把机件放在磁场中磁化,在机件内部就形成磁场,贯穿着磁力线,由于铁磁性材料的导磁率比其他物质(如空气、非金属)强,如果缺陷(如裂纹)在机件的表面或近表面,则磁力线在通过缺陷时受阻,不但在机件内部产生弯曲,而且还有一部分绕过缺陷,泄露到空气中去,然后再进入机件,这样,缺陷部位就会产生局部磁场,称为漏磁场,如果把磁粉或磁悬液喷洒在机件表面上,磁粉便被局部磁场所吸附,将缺陷显示出来。在机件内部的缺陷,磁力线在通过缺陷时,虽然也产生弯曲,但不能泄露到空气中去,因此不能产生局部磁场。就不能显示缺陷,这就是磁力探伤原理。

磁力探伤用于检查铁磁性材料零件的表面、近表面缺陷。由于磁场集中在机件表面,所以只能检查出1～15mm的表面缺陷。

2 磁化方法

在磁化机件时,缺陷方向与磁力线的方向垂直时,局部磁场强度最强,能很好的吸附磁粉,清晰地显示缺陷。如果缺陷方向与磁力线方向一致时,缺陷就显示不出来,所以磁化机件时必须从两个方向充磁。

常用磁化方法有以下几种:

2.1 周向磁化法

将零件夹在探伤机探头中,接通电门,将零件通电产生磁场,磁力线沿零件轴线方向成圆圈状分布,这种方法叫周向磁化法,它可以检查与零件轴线平行或接近平行方向上的裂纹。

a.直接通电法:

电流直接通过零件使机件被环形磁化,用以发现纵向缺陷。为了防止零件在通电瞬间被烧坏,零件与探伤机探头之间必须保持良好的接触。

b.穿棒法:

环形零件穿入铜棒,使铜棒通电产生磁场,对零件进行周向磁化,铜棒属于非铁磁材料,它本身不能导磁,通电后,产生的磁场大部分通过零件,从而使零件内,外表面都能获得较大磁场强度。

2.2 纵向磁化,螺管线圈磁化:

将零件沿纵长方向插入螺管线圈中磁化。

2.3 复合磁化

将机件放在通直流电的电磁场或螺管线圈中,同时又在机件本身通以交流电,这样通电磁化后,可以同时发现机件表面在任何方向的缺陷。

3 探伤方法

根据零件的材料性质和热处理状态不同,对零件探伤的方法有两种:一种是零件在外磁场作用而被磁化的同时,往零件上浇磁悬液,再进行检查,这种方法叫外加磁场检查法,另一种是零件在外磁场作用消失后,再浇磁悬液,利用零件具有的剩磁来检查裂纹,这种方法叫剩磁检查法。剩磁检查法操作比较方便,常用此方法。

4 磁悬液的配制和使用

磁悬液是由磁铁粉和水(或油液)配制而成的,磁铁粉常采用三氧化二铁(Fe2O3)或四氧化三铁(Fe3O4)制成的粉末,这种磁粉的特点是导磁性很强而矫顽磁力很小,它在外磁场作用下能显示出很强的磁性,容易被裂纹处的局部磁场所吸引,而当外磁场作用消失后,磁铁粉并不保留剩磁,因此,很容易从零件表面除去。

配制方法是:水1000g、浓乳10g、无水亚硝酸钠5g、三乙醇胺5g、磁铁粉20g。每加入一种成分都要搅拌均匀,待溶解后再加下一种成分。最后加入磁铁粉,并搅拌后使其粗颗粒的铁粉沉淀,将悬浮在上面的液体倒出以备使用。

为了提高显示效果,还可以使用荧光磁悬液。荧光磁悬液的配制是用1L的无味煤油,加入2g荧光粉。新配或调整补充使用过程的磁悬液应每月对磁悬液浓度进行检查,其磁悬液的浓度应符合规定。

5 判断真裂纹和假显示的—般方法

怎样才能判断是真裂纹还是假显示呢?根据对长期的工作实践的总结大致可以从以下几个方面入手:

5.1 从磁粉显示的特征来判断

a.磨削裂纹:磨削造成的裂纹所吸引的磁粉呈细曲线形,裂纹很多时呈网状。

b.淬火锻造和冲压的裂纹:淬火锻造和冲压时产生裂纹所吸引的磁粉呈各种不同的形状,但都是密集的曲线形。

c.内部裂纹:内部裂纹所吸引的磁粉,呈单独或成排的短锯齿线形。

d.细小裂纹:极小的裂纹所吸引的磁粉,呈单独或成组沿纤维排列成直线形。

e.熔渣(夹杂物):大量熔渣处所吸引的磁粉排列成宽条,小容量熔渣处所吸引的磁粉排列成0.5～1.0mm的长线。

5.2

降低磁化电流强度,再次进行探伤,因为假显示在外磁场较弱时,一般大不容易发现,而真裂纹即使在电流强度较小时,也会出现磁粉堆积的现象。

5.3

对于可以打磨或锉修的零件,还可以对磁粉显示的部位用砂布打磨或锉修,并多次进行探伤,如果经过打磨或锉修后,不再显示出磁粉堆积的现象,说明是假显示,这样也可以排除由于零件表面划伤或很浅的裂纹引起的磁粉显示。

6 磁力探伤的工艺过程(以剩磁法为例)

机件剩磁法探伤时分以下四步进行:

将机件磁化;喷洒磁粉或磁悬液;检查;退磁。

6.1 机件磁化

6.1.1 周向磁化

将机件夹在探伤机的探长度直径比(L/D)头中之后,沿零件纵长方向通入电流或电流通往空心机件内插的铜棒时,由于电磁感应,机件便产生一个呈封闭状的圆周磁场,该磁场方向与电流方向垂直,易发现机件的纵向缺陷。

为了达到足够的检验准确性,所需的电流强度按下列公式计算:

式中:25～45—为系数;

D—机件的最大直径。

6.1.2 纵向磁化

将机件沿其纵长方向插入电流的螺管中磁化,按零件长度和直径比(I/D)所需的磁场强度(H)来确定电流的大小(I)。

I=H/K (2)

式中:K—螺管线圈系数;

为方便操作,可按以下参数进行:

长度直径比(L/D)>10,磁场强度为150,电流为700;

长度直径比(L/D)2

长度直径比(L/D),磁场强度为450,电流为2100。

6.2 喷撒磁粉或磁悬液

机件停止充磁后,再往机件上喷撒磁粉或磁悬液,目的是利用剩磁来吸附磁粉显示缺陷。浇注磁悬液应进行2～3遍,液压应微弱或将零件侵入磁悬液中10～20s,缓慢取出,静止1～2min后进行检验。

6.3 检查

喷洒磁粉或磁悬液后,要认真检查机件的缺陷,不可人为的漏检,如机件喷撒普通磁悬液在日光灯下检查,喷撒荧光磁悬液在暗室内检查,发现缺陷后,要按工艺规程的要求处理,对照标准件,根据缺陷的轻重,确定是否报废。

6.4 退磁

机件上带有剩磁,在使用中是不准许的,它会影响到航空仪表的正常工作,而而轴承齿轮等机件有磁性,在工作中能吸引滑油系统中的金属沫,增加转动阻力,加速这些机件的磨损。

用交流电磁化的零件,仍用交流电退磁,退磁是在退磁机中进行的,退磁时将探伤机上“充磁-退磁”,开关扳到“退磁”位置,调节“电流调节”电位器。使表上的指示为零件纵向充磁时的指示值。将零件放入退磁线圈中,按下断电相位控制器上退磁按钮,零件自动退磁。零件退磁后,用XCJ-A型袖珍式磁强计进行剩磁测试后,在零件的任何部位上磁强计从中心向两边偏移,不应大于3小格。

探伤工艺 篇8

目前,淬火销轴的表面探伤以着色渗透探伤为主,其要求工件表面精加工,效率低、耗费大且周期长,无法适应市场的小批多规格生产和质量要求,成为探伤工作的一个瓶颈。如果采用着色渗透探伤生产线,将投入巨大同时也不适应多种尺寸规格淬火销轴的表面探伤要求。如何提高检测效率又不降低检查质量,就需要找到一种替代的检测方法,而涡流探伤方法对工件表面要求低,带油、带漆、粗加工面均可进行探伤;涡流探伤耗时2～3分钟/平方米,比着色探伤33～35分钟/平方米提高工效9～16倍;涡流探伤每平方米检测材料费用仅为着色探伤的1/15～1/20;着色探伤后表面处理不彻底时工件易腐蚀生锈,而涡流探伤不存在后处理问题;着色探伤要求环境无风或微风,并要求光线明亮,易观察,涡流探伤方法对周围环境要求低,狭小黑暗空间也能操作。

涡流探伤方法在国内已应用多年,其首先运用于军工、航天及特种设备检测等方面。随着数字式涡流探伤仪功能的强化及集成,检测的质量已有很大提高,随着点式、面式探头制造质量提高及检测工艺优化,探头的损耗也在降低,普通机械设备也开始广泛采用涡流方法对金属机械零件进行表面缺陷探伤。涡流探伤方法已非常成熟,可行性高,在保证探伤质量的前提下,不但可以降低成本,而且非常适应小批多规格工件的表面探伤,还能提高工作效率,节约时间。基于上述原因,我们准备开展以涡流探伤方法替代传统着色渗透法来进行淬火磨削销轴工件表面探伤的对比实验工作。

1 采用标准

G B/T12604.6,无损检测术语,涡流检测;

G B/T14480,涡流探伤系统性能测试方法;

G B/T11260,圆钢穿过式涡流探伤检验方法;

G B/T7735,钢管涡流探伤检验方法;

JB/T 4730,承压设备无损检测。

2 对比试验过程

2.1 试块、设备、工艺参数的准备

(1)试块的制备

对比试块用于调整涡流检验设备的灵敏度、测定检验设备的综合性能以及在检验过程中对其进行校准,它可以使不同的检测人员操作同一检验设备具有相同的检验结果,从而使检验结果具有可比性。所选材料应是经其它方法检验无缺陷的,且要求本身噪声较小;制作时应根据采用的涡流检测技术标准,保证人工缺陷的形状、位置、尺寸大小符合标准要求。

试块要求:无损检测标准中规定,作为对比试块的尺寸刻槽最小深度为0.3m m,最大深度1.3m m,刻槽宽度最小为0.3m m。据此制作试块,只要人工缺陷要求不低于以上数据,试块即是有效的。

A、着色渗透工艺的验证采用国家推荐标准试块:Y M-B试块。

B、刻槽小孔钢制试块(2.5×80×150):试块制作前经过超声波检测,内部未发现缺陷。刻槽宽度0.2m m,深度0.2m m,孔为Φ0.3m m,刻槽模拟划痕、宽深比较大表面缺陷,小孔可模拟气孔和夹杂物。

C、模拟裂纹试块(5×25×100):试块制作前经过超声波检测,内部未发现缺陷。模拟裂纹宽度0.1m m,深度分别为0.2m m、0.5m m、1.0m m,模拟不同深度的裂纹:

(2)试验设备

A、着色渗透材料采用D PT-5型快干型溶剂去除型着色渗透检测剂。

B、涡流仪采用厦门爱德森生产的EM S-2003+磁记忆/涡流检测仪。

(3)试验工艺参数

A、着色检测工艺参数:着色检测剂:D PT-5型快干型溶剂去除型着色渗透检测剂;预处理:3～5分钟;渗透时间:10～15分钟;溶剂去除:2～5分钟;显像时间:10分钟;后处理时间:2～5分钟

B、涡流检测工艺参数:采用单阻抗、A形显示、相幅报警、背景坐标为直角坐标、时基扫描采用S1Y、阻抗平面显示为D ISP-2、采用频率500K～2M H Z的点式探头,检测速度不超过20m/m in;试块采用上述模拟裂纹试块,依深度0.2m m刻槽不漏检为检测灵敏度;

2.2 试块检验情况

(1)Y M-B试块着色检测结果

放射状裂纹显示明显,证明着色检测工艺参数选择合理

(2)刻槽钢制试块着色及涡流检测结果

A、着色渗透检测结果:刻槽无显像,证明划痕、宽深比值较大表面缺陷着色无显像,小孔有显像,证明气孔和夹杂物着色有显像。

B、涡流检测结果:Φ0.3m m小孔,在模拟裂纹试块上深度0.2m m不漏检为检测灵敏度情况下涡流检测报警;宽度/深度为0.2/0.2m m刻槽,在模拟裂纹试块上深度0.2m m不漏检为检测灵敏度情况下刻槽涡流信号不报警。

(3)模拟裂纹试块着色检测结果见图1,涡流检测结果见图2。

2.3 工件检验情况

经过对不同批次淬火磨削轴进行着色与涡流检测对比,着色检测中发现的可记录缺陷(直径或长度大于等于0.5m m),在深度0.2m m刻槽不漏检为检测灵敏度下涡流检测均能发现,检测中两种方法发现的存有0.3～0.5m m缺陷的工件检测图形分别见图3、图4。

3 总结

通过两种方法的试块及实物检测对比,可见涡流检测在中频淬火磨削轴表面缺陷的检测中有如下优点:

(1)检测速度快,对工件表面无腐蚀无污染,且对检测面要求较低;

(2)不但可检测表面缺陷,还可检测一定深度的近表面埋藏缺陷;

(3)检测材料损耗少;

(4)在淬火磨削轴表面缺陷的检测中能够达到和着色检测相同的灵敏度。

但同时也有以下不足:

(1)一般情况下在其它检测条件和参数都一样的条件下,频率越小,涡流渗透深度越大,检测灵敏度却越低;

(2)该种方法要求必须具备相应工艺要求的试块,依试块为参考基准检测工件,试块和工件化学成分会有一定差别,对结果有一定影响,但影响很小;

(3)检测结果不如着色法更为直观。

探伤工艺 篇9

1 轨头核伤的探测方法

各国对核伤均采用折射角为65°~70°的超声横波探头进行探伤。我国根据核伤多出现在轨头内侧上角的特点, 多年来探伤仪一直采用二次波法, 即将探头向内侧偏转14°~20°, 利用经轨颚反射后的二次波进行检测。但这些年也逐渐增加了中心直打70° (探头向内侧偏转0°) 探伤检测通道。我国和欧美的探伤车采用直打70°通道一次波、偏斜70°通道 (向内侧偏转14°~20°) 一次波和二次波进行检测。线路轴重大的前苏联曾经采用内侧偏转35°的一次波检测法。

2 探伤车与探伤仪对轨头核伤检测的对比分析

2.1 人工伤损检测能力对比

探伤仪检测核伤灵敏度:φ4 mm平底孔当量, 其超声反射回的声压:

探伤车检测核伤灵敏度:φ3 mm横通孔当量, 其超声反射回的声压:

取钢轨超声声程 (探轮内声程折算到钢轨中) 100μs, 探头频率2.25 MHz, 则统一到超声检测灵敏度为φ4 mm平底孔当量时, 探伤车检测灵敏度还需补偿

考虑探伤车为动态检测, 伤损在间隔采样和自动识别时会降低检测灵敏度, 还需要补偿识别灵敏度6 d B (试验测算在最低标定灵敏度的基础上增加6 d B时, 探伤车在最高检测速度下形成3点连续报警反射, 能够有效识别) 。此时测算出的灵敏度探伤车与探伤仪相同。

但在探伤车现场检测过程中, 由于探伤车高速运行, 其动态耦合、钢轨表面状态不良、自动对中不佳、电路干扰等不能得到足够补偿, 为3~6 d B。因此探伤车在高速检测和自动识别后, 对伤损的检出灵敏度要比探伤仪低3~6 d B。

另外, 超声检测对伤损取向非常敏感, 探伤车与探伤仪核伤探测的超声方向不同, 因此对于小核伤的检测灵敏度而言, 由于探伤工艺的不同就不能简单的用增益值的补偿来解决, 出现互相不能检测出的小核伤也是正常。

2.2 轨形正常情况下较大轨头核伤

对于较大轨头核伤, 探伤车会出现多个通道反射情况, 如直打70°内侧、中间和外侧, 有时还有0°的底波消失, 探伤仪在一个通道会出现明显伤损走波。在一处道岔核伤, 探伤车和探伤仪均能有效发现, 对比分析见图1。

2.3 轨形正常情况下偏于垂直的较小轨头核伤

对于偏于垂直的较小轨头核伤, 探伤车的直打GC 70°能够有效检测, 偏斜70°没能有效检测, 在探伤车检测前进行的探伤仪检测也没能有效检测出来 (见图2) 。

2.4 轨形正常情况下带有偏斜角的较小轨头核伤

对有一定偏斜角的较小轨头核伤, 探伤车不能有效发现。图3是探伤仪检测的较小轨头核伤并落锤的照片, 探伤车没有有效反射报警。

2.5 轨头分离层下核伤检测

轨头内部沿钢轨纵向存在分离层 (见图4 (a) ) 。这种分离层经检验为氧化物夹层, 已发现的分离层在轨头内纵向延伸, 接近水平状态, 短的有30~40 mm, 长的超过100 mm。目前, 无论是探伤车还是探伤仪, 都无法检测到氧化物夹层。含有氧化物夹层的钢轨铺设上线后, 以夹层为伤损源, 经过列车重复作用, 在氧化层下部又发展出轨头横向裂纹 (核伤) (见图4 (b) ) 。对于分离层下的核伤, 由于分离层的阻隔, 探伤车直打70°不能有效发现, 但探伤车的偏斜70°通道和探伤仪偏斜检测方式能够发现此类伤损。

2.6 严重磨耗下的轨头核伤检测

严重磨耗的钢轨 (见图5 (a) ) 本身就是重伤轨, 需要马上更换。因种种原因没有及时更换的钢轨, 其探伤检测非常困难。对于严重磨耗钢轨内侧产生的核伤 (见图5 (b) ) , 探伤车直打70°基本不能发现该类伤损。这类较大伤损, 探伤车偏斜70°和探伤仪在一定条件下能够检测到, 但往往还未能检出便发生断轨。这需要放宽检测指标, 缩短检测周期。

3 结束语

通过人工伤损标定的核伤检测灵敏度值看, 探伤车与探伤仪检测灵敏度相当;在考虑到探伤车高速检测和自动识别等影响的基础上, 实际探伤车高速检测过程中其核伤检测灵敏度要比探伤仪低;但由于超声检测对于伤损的取向比较敏感, 对于小伤损比较二者的检测灵敏度没有实际意义, 不如相互补充探伤工艺。

通过实际检测过程中的检测对比发现:对于较大轨头核伤, 探伤仪和探伤车均能有效发现;对于较小轨头核伤, 同探伤仪相比, 高速运行的探伤车检测灵敏度要低一些, 并且出现二者互有检测不到的情况;补充了偏斜70°通道的探伤车和补充了直打70°通道的探伤仪, 两者的轨头核伤检测能力都有较大提高;由于探伤工艺不同, 对于轨头核伤, 探伤车以直打70°为主, 探伤仪以偏斜70°为主。

超声波检测对伤损的方向性非常敏感, 对于一些较小核伤, 出现偏斜70°能够有效发现但直打70°不能有效发现, 直打70°能够有效发现但偏斜70°不能有效发现。因此, 建议加强多通道综合分析和设置小伤损监控, 合理设置检测周期, 要求在伤损的生命周期内至少有效检测2~3次。

探伤工艺 篇10

摘 要：铁路是国民经济发展的大动脉，铁路运输的安全性和稳定性，是关系国民经济发展的大事。无损探伤技术对于检测部件的内部结构、机械强度、使用性能及其寿命具有无可比拟的优势，已经在铁路钢轨探伤检测领域内得到广泛应用。本文将主要围绕无损探伤检测技术的应用、运行及其管理进行简单论述。

关键词：钢轨；无损探伤；运行管理

1 概述

铁路是国民经济的大动脉，对于促进国民经济的增长具有重要意义。随着科技和经济的不断进步，我国铁路系统得到了长足的发展，并坚持以引进吸收再创新、集成创新和原始创新为发展方向，短时间内已经利用后发优势跃居到世界前列。铁路系统的发展，给铁路线路设备带来了极大的负担，高密度工作量、数字巨大的运输量、轴重和车速不断提升，使钢轨的疲劳和损伤周期逐渐缩短。若不对钢轨进行及时的缺陷检测和排除，可能会造成钢轨折断、列车颠覆以及交通中断等重大的安全事故，因而各国都在加强对钢轨探伤工作的重视程度，确保铁路运输的安全性和稳定性。

2 无损探伤技术在钢轨探伤中的应用

2.1 无损探伤技术 无损探伤是在对待检测对象无损害的基础上，利用声、光、热、电、磁等物理手段对材料内部的缺陷及异常进行检测的一项技术。无损探伤技术对待检部件不产生任何损伤，对缺陷的查找具有极高的效率，能对部件的质量及运行状况进行实时监测，从而有效防止灾难性后果的发生。在使用无损探伤技术时，应注意以下几点：①检测结果可靠性较高，但仍存在一定的局限性，因此可在特殊情况下使用多种检测技术，已作出准确的缺陷判断；②检测结果的评价是基于检测结果而言的，只能作为部件质量及性能判定标准的参考，而不能作为唯一依据；③技术实施时间方面，应根据部件的制作顺序，安排合理的检测工序，如焊缝检测时，应在热处理前和热处理后分别对其检测，以确保部件质量达标。

2.2 无损探伤技术在钢轨探伤中的应用 钢轨常见缺陷分为两类，一类为先天遗留缺陷，另一类为使用过程中产生的缺陷，即钢轨伤损。钢轨伤损形成原因较为复杂，如钢轨核伤、接头部位伤损以及裂纹等。其中核伤是由于制作时原材料不达标或使用过程中由于应力过于集中而产生的，主要集中在钢轨头部内侧；钢轨接头是钢轨线路系统中较为薄弱的环节，车轮在接头处产生的作用力相对于其他部位要大60%左右，因此极易造成应力过大，导致钢轨螺孔裂纹、下颏裂纹。当钢轨出现裂纹缺陷时，利用超声仪器对其进行探伤，其不同方向的回波信号高度会有明显的差异，探测方向与缺陷平行时，回波信号较低；探测方向垂直于缺陷方向时，回波最高；同时还具有波幅宽、多峰的特点。若钢轨缺陷为

点状夹渣时，回波的波形较稳，高度较低，不同方向的检测回波差异性较小，但稍微一动探头就会消失。若部件中含有气孔，则声阻抗较小，波形为尖锐、陡直状；若为夹渣引起的缺陷，则声阻抗较大，得到的反射波较低，波形宽，呈现齿状。

3 无损探伤运行模式探讨

高速铁路钢轨探伤检测工作与一般监测工作不同，具有站间距离长、人工检测困难、探伤时间受限等特点。站站之间的距离较长，个别站间距可达100km，且桥梁和隧道较多，给人工检测造成了极大障碍，小型探伤仪器在有限的时间内无法完成铁路正线探伤任务。使用现代化、自动化、效率高的探伤车进行钢轨的检测，可获得较为准确的检测结果，并能对检测数据进行追溯，利用计算机软件对数据进行计算出来后对伤损进行识别，以及能实现夜间连续作业。随着高速铁路的发展规模不断扩大，使用探伤车取代探伤仪来完成正线钢轨的探伤任务是必然趋势，但实现这一目的需要解决一些技术以及管理方面的问题。

3.1 技术方面 探伤车与探伤仪相比，利用的声学原理不同，其檢测特性也存在差异性。探伤仪对轨道两侧的检测效果较好，尤其是在对轨道距角近表面的小核伤进行探测时，可获得准确的测量结果，并且灵敏度较高，但对于轨道中心部位的核伤检测效果却并不理想。探伤车对整个轨道的覆盖面比较广，基本可实现无明显盲区检测，但探伤车检测方法为一次波检测，因此轨道面对检测结果的影响较大，尤其是在检测轨距角近表面的小核伤时，其检测效果要低于探伤仪。探伤仪对于70°通道设计进行探测时，采用偏斜角入射，并使用二次波探伤，其探测结果更具可靠性，比较符合我国当前铁路轨道核伤的检测需求。探伤仪和探伤车各具优点，同时也存在不足，应充分利用二者之间的差异互补性，以提高我国铁路轨道探伤工作的效率。

3.2 管理方面 首先，应加强钢轨的维护管理工作。实践表明，钢轨状况对超声检测结果影响较大。如轨道侧磨严重时，可能造成轨道形态发生变化，这对探测设备的探头耦合具有巨大的损害作用；轨面出现裂纹或者出现剥离掉块的现象时，会对超声入射产生极大的阻碍，导致检测出现盲区；焊筋对超声信号的反射会干扰检测人员对检测结果的判断。为防止以上情况的发生，应加强对铁路钢轨的养护管理。在钢轨防断治理方面，除依靠探伤检测外，还应制定科学的钢轨维护管理制度，以保障钢轨使用性能的正常性。如钢轨焊接时，应做好焊筋的打磨工作，减少焊筋反射对探伤结果的影响；对钢轨进行适时的修理性打磨，进一步消除钢轨表面的微小裂纹，提高轨面超声信号的入射效果。其次，做好各项运用管理工作。为减少因运输原因造成的疲劳作业，应按照钢轨的探伤周期对其进行检测，及时做好各项缺陷的排除工作。对探伤仪进行统一规定，排除伤损后将探伤仪的灵敏度提高6-9dB，以检测修复效果；建立健全伤损复核反馈机制，将出波位置、幅度、轨道表面状况等信息进行详实的记录；加强对探伤仪和探伤车的运用管理工作，提高检测水平及判伤水平。在设备的配制方面，应以探伤车为主，探伤仪为辅，以确保探测结果的准确性、全面性、可靠性。

4 总结

无损探伤以其高效性、便捷性、无损伤等优点得到了众多行业的认可，已经在钢轨、机械设备、焊接等多个领域得到了广泛应用。铁路是国民经济发展的关键，钢轨是铁路运输正常运行的基础性保障，做好钢轨缺陷的检测工作，对于保障铁路运输的安全性和稳定性具有重要意义。

参考文献：

[1]王雪梅，倪文波，王平.高速铁路轨道无损探伤技术的研究现状和发展趋势[J].无损检测，2013，02：10-17.

[2]徐其瑞，刘峰.钢轨探伤车技术发展与应用[J].中国铁路，2011，07：38-41.