SS3电力机车车轴超声波探伤波形分析
SS3电力机车车轴超声波探伤波形分析
刘宪 李思昕
在SS3电力机车段修中，用超声波探伤仪检测车轴压装部有无裂纹，判断的主要依据是仪器荧光屏上的波形。但由于轮对不解体，只能将小角度探头置于车轴端面对压装部进行扫描检查，以致在实际探伤中，常常出现一些异常波，其中部分波形并非是疲劳裂纹反射形成的波，如果判断不清，可能将疲劳裂纹反射波认为是固定波而造成事故隐患，影响行车安全。笔者在实践中将常见的波形进行分析，并总结其特点，以供探伤人员参考。 1 疲劳裂纹反射波 这类波形清晰，波峰笔直，反射强烈，单一出现，波根后面一段距离无杂波，常常出现在压装部内外压痕线附近(如图1)。
图1 疲劳裂纹反射波 T——始波； F——裂纹波； B——底波
波形的动态特点是：当小角度探头置于车轴端面时，耦合良好，压力适当，以顶针孔为中心周向移动探头，波形一周均有，位置不变，波形高度变化不大；但有时也因裂纹周向长度短，裂纹反射波也不是一周，而是有一定周向长度。在中间有一峰值(最大值)，探头向两边移动，波形会逐渐降低，甚至消失。当小角度探头以顶针孔为中心上下移动，该波形由高变低，由低变高，在时基线上有一定的游动距离，裂纹愈深，游动距离愈大。当探头接近顶针孔时，由于波束中心线偏离裂纹面，波形逐渐下降；向边缘移动，波形高度增加，这是因为波束中心线和裂纹面正交所致。 2 轴肩反射波 它是用6°探头扫描检查时，超声波束辐射到车轴过渡圆的肩部所引起的反射波。这类波形常常出现在压装部处疲劳裂纹反射波之后，波形单一、笔直，和疲劳裂纹波相似；但在2 mm人工槽的灵敏度下，波幅一般为荧光屏满幅度的40%以下，波形不会太高，探头上下移动时，波形游动距离不大，没有疲劳裂纹反射波增加幅度大。 3 齿轮肩部反射波 它是用6°探头扫描检查时，波束透过车轴和轮心、轮心和齿轮心的接触面，辐射到齿轮肩部引起的反射波。由于声程较远，波形出现在疲劳裂纹反射波之后，波形较粗，常常为一束，如落修轮对时用手沾机油轻轻拍打齿轮肩部，反射波随之有规律地跳动，容易判别。 4 组装间隙反射波 车轴和轮心组装时，为防止拉伤车轴，有一个向内伸约50 mm的组装间隙所引起的反射波即是组装间隙反射波。这类波用6°探头探伤时能够出现，动态情况和轴肩反射波相同，位置稍靠前；在探伤灵敏度下，一般不会出现，即使出现也较低。 5 轮心反射波 轮心和车轴为过盈配合，以一定的压力组装而成，接触面紧密。用9°探头扫描检查时，超声波束透过轮心和车轴的接触面，辐射到轮心上形成的反射波即为轮心反射波。波形几乎和疲劳裂纹波相似，只是位置不同，常常出现在疲劳裂纹波之前，若在轮毂上有疲劳裂纹，较难判别；更困难的是由于组装轮对时的工艺差别，不一定每个轮对都有轮心反射波，很容易判断错误。将小角度探头移向中心孔，波形增高者即是轮心反射波。 6 透油波 轮对在运用中， 车轴和轮心间透油引起的反射波即是透油波。其特点是波形粗且短，根部宽且中心有空隙，波峰不尖锐，波高变化较大(如图2)。动态情况是：在轴端面周向移动探头，游动距离不明显，有时发生突变；上下移动探头，波形下降很快，甚至消失。如果移动探头时波形与疲劳裂纹反射波动态相似且根部有草状杂波，则表明透油处有裂纹。
图2 透油波 T——始波； F——透油波； B——底波运用检修
7 结论 在SS3电力机车车轴小角度探伤中，会出现各种各样的波形，这就要求探伤工作者不能单以超声波理论来判别波形，还应有丰富的探伤经验，才能较准确识别各种波形是为危害性缺陷，还是固定波形，避免错误判断给行车安全埋下隐患。同时由于探伤人员的人为因素，给裂纹定量、定位带来一定的误差，如何避免或减少误差，充分利用裂纹车轴的剩余寿命，这就要求在今后车轴超声波探伤中实施自动化检测，借助微机来完成超声波信号的数字化及计算机处理。
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