HXD3型電力機車車軸超聲波探傷輪座壓裝部裂紋與壓痕回波的研究

支立偉

摘 要：指出HXD3型電力機車車軸超聲波探傷輪座壓裝部回波特點，對輪座壓裝部裂紋與壓痕回波進行分析，以減少探傷過程中的誤判。

關鍵詞：電力機車；車軸；超聲波探傷；裂

車軸是機車走行部最重要的部件之一，它起著承載重量、傳遞牽引力等作用。其中車軸輪座壓裝部位集中了多種應力的相互作用，有輪軸壓裝引起的壓裝應力，還有靜動載荷引起的靜應力和動應力等。因此，輪座壓裝部位是車軸產生疲勞裂紋的主要部位。HXD3型電力機車檢修要求使用超聲波探傷方法對車軸進行探傷，以預防車軸切軸事故的發生。

筆者現對輪座壓裝部壓痕與裂紋回波進行分析，以減少探傷過程中的誤判。

1 輪座壓裝部超聲波探傷條件及方法

1.1 探傷條件

1.1.1儀器型號

選用數字式超聲波探傷儀，性能應符合JB/T10061-1999《A型脈沖反射式超聲波探傷儀通用技術條件》。

1.1.2探頭型號

選用2.5PK1、2.5PK1.5橫波斜探頭，探頭性能指標及測試方法應符合JB/T10062-1999《超聲探傷用探頭性能測試方法》。

1.1.3耦合劑

采用機油作為耦合劑。

1.1.4設備調整

使用相應試塊依次將儀器的探頭前沿、K值、聲速、零點等調整準確。

1.1.5靈敏度調整

將K1.0的探頭置于實物車軸人工裂紋試塊軸頸上，調節儀器掃查輪座部位，調整人工缺陷A的最高回波位置與人工缺陷實際位置一致，并將缺陷回波調整到熒光屏垂直滿幅的80%，再增益6dB作為掃查靈敏度。同理以人工缺陷B調整K1.5探頭的靈敏度。（見圖1）

1.2 探傷方法

1.2.1 儀器閘門調節

根據車軸尺寸，調節儀器閘門，使得輪座壓裝部疲勞裂紋反射波剛好落入閘門內。

1.2.2 探頭移動區域

探頭移動區域必須保證探頭主聲束掃查到壓裝部全部區域，探頭移動范圍及探測區域參照表1和圖2；

探傷時，使探頭受力均勻，以20～50mm/s的速度在軸頸或軸身上沿軸向往復移動，與車軸的圓周運動復合成如圖2所示的移動軌跡，并應有10%的相互覆蓋。

2 輪座壓裝部裂紋與壓痕回波分析

輪座壓裝部回波如圖3所示，反射體垂直埋深252mm，結合HXD3型電力機車車軸尺寸判斷，該反射體位置位于輪座壓裝部表面部位。反射回波較低，呈草狀，且在整個輪座鑲入部一周均存在。探頭在軸頸處左右移動時，反射波強烈且穩定；探頭在軸頸處前后移動時，反射波很快消失。疲勞裂紋，裂紋波在一次聲程內出現。波形窄而尖銳，反射強烈，裂紋波附近無其他雜波。由于裂紋波為聲束遇到裂紋直接反射而形成，所以形成一個單獨的波形。探頭在軸頸處左右移動時，裂紋波位置不變，高度有變化。探頭在軸頸處前后移動時，裂紋波位置和高度均發生變化。

3 結語

通過分析可知，輪座壓裝部裂紋與壓痕回波的相同點為：回波位置均在車軸表面，且在軸圓周方向均有一定延伸，隨探頭的移動，回波狀態均發生變化。不同點為：裂紋回波較壓痕回波更尖銳，反射更強烈，且隨探頭移動的規律也存在差異。總結研究車軸超聲波探傷的規律，辨別不同反射回波的特點，有利于提高車軸超聲波檢測的準確性，防止不必要的誤判。