GQ80型鐵路罐車的射線檢測

余小清，王建紅

（西安軌道交通裝備有限責任公司，西安 710086）

GQ80型鐵路罐車為西安軌道裝備公司研發的新一代80t級鐵路罐車，罐車為無底架結構。罐體主要由封頭、圓錐筒體（錐筒）、圓柱筒體（直筒）三部分組成，如圖1所示。

圖1 GQ80型鐵路罐車罐體結構示意

筒體中部為直筒，兩端為封頭，錐筒連接直筒和封頭。直筒上部壁厚8mm、下部壁厚10mm，材料為Q450NQR1。圓錐筒體壁厚10 mm，材料為Q450NQR1。封頭壁厚10mm，材料為Q345R。罐車裝載的輕油易燃，屬于鐵路危險貨物。

GQ80型罐車罐體在運行過程中受到列車牽引力、路軌通過轉向架傳遞給罐體的垂直和橫向動作用力、沖擊震動等復雜動力的作用。罐體焊接缺陷在列車運行過程中可能出現擴展，進而發生安全事故。

GQ80型鐵路罐車裝載的輕油一旦發生泄漏，不僅影響行車安全和用戶對罐車的使用，還容易引起火災。此外，輕油泄漏后，運行中的罐車還會對鐵路沿線產生大范圍污染。經過分析，罐體滲漏基本都是由于罐車制造時的焊接缺陷引起的［1］。因此，鐵路罐車作為鐵路危險貨物的主要運輸工具，對罐體對接接頭進行無損檢測非常有必要［2］。

1 罐體對接接頭無損檢測方法

罐體對接接頭的主要缺陷為未焊透、氣孔、夾渣，這些缺陷大部分位于焊縫內部，可以選擇的無損檢測方法有超聲檢測和射線檢測。

焊縫超聲檢測主要有A 型脈沖反射式超聲檢測、相控陣超聲檢測和衍射時差法超聲檢測三種方法。ASTM E 2700－2009《焊縫接觸式超聲相控陣檢測方法》適用的厚度范圍為9～200mm［3］，JB／T 4730.10－2010《衍射時差法超聲檢測》適用的厚度范圍為12～400 mm。GQ80罐體板厚T在8～10mm之間，超出了相控陣和TOFD 標準的適用范圍，不宜采用相控陣或TOFD 超聲檢測。A 型脈沖反射式超聲檢測在罐車制造行業應用最為廣泛，但GQ80罐體的兩個結構特點不適合采用脈沖反射式超聲檢測。

1.1 焊縫寬度對檢測的影響

根據產品圖紙，罐體對接焊縫寬度為16～23mm，如圖2所示。

圖2 罐體各部分對接接頭尺寸

為保證檢測到對接接頭整個截面，超聲探頭的K值必須滿足下式［4］：

式中：a為上焊縫寬度的一半；b為下焊縫寬度的一半；l0為探頭的前沿長度；T為母材厚度。

但GB／T 11345－2013［5］，TB／T 1558.2－2010［6］，JB／T 4730.2－2005《射線檢測》等焊接接頭超聲檢測標準均要求探頭折射角在35°～70°之間，允許的最大K值為3，導致即使選取K3的探頭，T為8mm 這部分罐體焊縫仍有部分焊接接頭掃查不到。

1.2 封頭直邊長度對檢測的影響

采用焊縫一次反射波法超聲檢測時，探頭的移動長度L應滿足：

焊縫兩側板厚不等時取薄板側厚度值。

根據產品圖紙，封頭直邊長度為40 mm，小于超聲檢測必須的75 mm。當探頭在封頭側掃查封頭端環縫時，封頭直邊長度滿足不了單面雙側掃查對探頭移動距離的要求。

基于超聲檢測和射線檢測的優缺點，國內外同類產品在標準中明確規定對罐體對接接頭采用射線檢測法，如表1所示。

表1 有關標準對危險貨物罐體對接接頭射線檢測要求

AAR M－1002《罐車規范》規定的射線檢測方法包括射線照相、實時成像檢測及計算機射線照相檢測三種方法［7］。GQ80罐體壁厚8～10mm，適宜采用射線檢測。國內研究表明，實時成像技術與射線照相具有同等缺陷檢測能力［8］，對提高鐵路罐車檢測效率具有重要意義。

2 罐體對接接頭射線檢測的質量標準

2.1 GQ80罐體對接接頭缺陷允許限度

罐體在列車運行過程中為受力部件，罐體裝載危險貨物，罐體對接接頭為全焊透結構，對接接頭不允許裂紋、未熔合、未焊透類缺陷出現。罐車壁厚8～10mm，氣孔是引起泄漏的主要原因之一，因此不允許直徑大于4mm，長度大于6mm 的氣孔缺陷存在。

2.2 國內外同類產品的質量標準

2.2.1 北美鐵路罐車質量標準

AAR標準規定下列缺陷的焊縫視為不合格：任何形式的裂紋、未熔合或未焊透；單個氣孔直徑大于0.3T（T為罐體板厚）；單個條形夾渣的長度大于6.35mm。

2.2.2 液體危險貨物罐式集裝箱及汽車罐車質量標準

GB 18564.1－2006及JB／T 4782－2007規定對接接頭射線檢測按照JB／T 4730.2－2005執行，合格級別不低于JB／T 4730.2－2005規定的Ⅲ級。

2.2.3 移動式壓力容器（鐵路罐車、汽車罐車、罐式集裝箱）質量標準

TSG R 005－2011《移動式壓力容器安全技術監察規程》規定：罐體100%射線檢測的，合格級別不低于JB／T 4730.2規定的Ⅱ級；罐體局部（≥20%）射線檢測的，合格級別不低于JB／T 4730.2規定的Ⅲ級。

2.3 GQ80型鐵路罐車射線檢測質量標準

經比較，罐體射線檢測的質量要求與液體危險貨物汽車罐車、罐式集裝箱射線檢測質量標準JB／T 4730.2－2005 Ⅲ級基本相同。因此，罐車射線檢測質量標準可采用JB／T 4730.2規定的Ⅲ級。

3 罐體對接接頭射線檢測比例

3.1 罐體對接接頭質量等級

罐體對接接頭設計的質量等級為EN 15085－5：2007《鐵道車輛及其部件的焊接》規定的CPC1，相應的焊縫檢驗等級為CT2，即射線檢測最低比例為：每個罐體焊縫10%長度，或者100%射線檢測每10個罐體中的1個罐體。

3.2 其他同類產品射線檢測的比例

3.2.1 AAR 鐵路罐車檢測比例

應對壓力罐車罐體進行100%的射線探傷；非壓力罐車在生產工藝穩定的前提下，僅對罐體丁字接頭進行射線檢測。

3.2.2 液體危險貨物公路罐車、罐式集裝箱檢測比例

GB 18564.1及JB／T 4782規定射線檢測比例不少于每條對接接頭的10%。射線檢測發現超標缺陷時，應在該缺陷兩端的延伸部位增加檢測長度，增加的長度不應小于該條對接接頭長度的10%。若仍有超標缺陷，則對該對接接頭做100%射線檢測。

3.3 GQ80射線檢測比例

根據罐車罐體對接接頭質量等級，同時參照其他液體危險貨物罐式運輸工具射線檢測比例，批量制造的GQ80罐車射線檢測比例定為不少于罐車數量的10%。射線檢測抽查發現缺陷后，對焊接工藝進行改進，可以避免含有批量危害性缺陷的罐車存在，通過工藝改進措施保證鐵路罐車對接接頭質量。

4 結語

（1）每批生產的第一輛罐車須進行射線檢測。對于批量生產的罐車，在生產工藝穩定的條件下，每10輛至少抽查1輛進行射線檢測。

（2）凡要求檢測的罐體，應對罐體所有對接接頭進行射線檢測。

（3）射線檢測按照JB／T 4730.2－2005的規定執行，射線檢測技術等級不低于AB級，合格級別不低于Ⅲ級。

［1］李秀娥，楊月芳.鐵路危險貨物自備罐車安全管理的探討［J］.鐵道貨運，2007（3）：36－39.

［2］賈敏，高金生，程平，等.無損檢測技術在貨車新造及檢修中的運用［J］.鐵道車輛，2010（10）：14－19.

［3］李衍.焊縫相控陣檢測－最新國際標準介紹［J］.無 損探傷，2012（5）：9－11.

［4］鄭暉，林樹清.超聲檢測［M］.北京：中國勞動出版社，2009：279－280.

［5］GB／T 11345－2013 焊縫無損檢測 超聲檢測 技術、檢測等級和評定［S］.

［6］TB／T 1558.2－2010 機車車輛焊縫無損檢測 第2部分：超聲檢測［S］.

［7］AAR M－1002 罐車規范［S］.

［8］鄭世才.數字射線檢測技術Ⅳ：等價技術級別評定［J］.無損檢測，2014，36（10）：5－8.