[铁路运输标准]-TB2494.2-1994.pdf

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1、中华人民共和国铁道行业标准 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 轨道车辆车轴探伤方法 在役车轴超声波探伤 1 主题内容与适用范围 本标准规定了轨道车辆在役车轴的探伤重点探伤方式方法探伤人员的条件探伤用 的主要设备和工具探伤前的准备工作试块及试块使用伤损鉴别探伤记录等 本标准适用于轨道车轨道平车及与上述车轴型式相同的其他作业车辆 2 引用标准 ZBY 230 A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件 ZBY 231 超声探伤用探头性能测试方法 3 探伤重点区域 车轴的轮座内外侧常见裂纹区和轴承座台阶应作为超声波探伤的重点区域 4 探伤面及探伤方式 4 . 1 以轴的端面作为探伤面,采

2、用不解体,不卸轴的探伤方式 4 . 2 以 0探头和小角度探头纵波反射法为主,必要时用大角度斜探头在轴身用横波反射法 校对 5 探伤人员的条件及配备 5 . 1 车轴探伤人员必须由具备初中以上文化程度有一定车轴探伤实践经验并取得铁道无损 检测考核委员会颁发的级及以上超声波探伤资格证者担任 5 . 2 各分局应成立 23 人的轨道车辆车轴探伤组,或具备有轻重型轨道车辆四台以上的单 位应配备 12 名专兼职车轴探伤人员,否则应委托代探 5 . 3 车轴探伤人员应掌握本单位及代探单位在役轨道车辆车轴的型号类型型式尺寸材料 要求缺陷分布规律探伤履历等并应熟悉本标准 5 . 4 车轴探伤人员及其工作安排

3、技术培训业务考核应归属技术部门领导和管理 5 . 5 车轴探伤时应有轨道车司乘人员或车辆钳工配合工作 6 探伤周期 中华人民共和国铁道部 1 9 9 4 - 0 8 - 0 1 批准 1 9 9 5 - 0 4 - 0 1 实施 1 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 6 . 1 凡属下列情况之一应进行探伤 6 . 1 . 1 达到轨道车管理规则的探伤周期 6 . 1 . 2 大修及厂修或单独更换车轴或轮对 6 . 1 . 3 发生颠复或脱线等事故 6 . 2 判为轻伤或有未能确认的异常情况的轨道车辆,下次复检缩短为正常周期的一半,在此 期间内司乘人员应加强检查 7 主要设备

4、7 . 1 探伤仪 采用带遮光罩和屏幕放大镜的 CTS22 型,CTS23 型或性能不劣于上述型号的其它超 声波探伤仪,其主要性能指标应达到 ZBY 230 的要求 7 . 2 探头 7 . 2 . 1 在轴端面探测时,采用 010小角度探头 7 . 2 . 2 在轴身校对时,采用 K0.8K1 或入射角 3040能与轴身良好耦合的凹弧形楔块斜 探头 所有探头,其主要性能指标均需达到 ZBY231 的要求 7 . 2 . 3 常用探头的折射角及半扩散角如表一 7 . 3 探头仪与探头组合的综合探伤能力 7 . 3 . 1 0探头应能作全轴贯通透声检查,能探出车轴内部的有害缺陷 7 . 3 .

5、1 . 1 应能探出距轴端 300mm 以内直径 6mm 平底孔及以上当量的人工缺陷 7 . 3 . 1 . 2 应能探出距轴端 300700mm 范围内直径 8mm 平底孔及以上当量的人工缺陷 7 . 3 . 1 . 3 应能探出距轴端 7001000mm 范围内直径 10mm 平底孔及以上当量的人工缺陷 7 . 3 . 2 小角度探头应能探出常见裂纹区的表面缺陷 7 . 3 . 2 . 1 重型轨道车辆 a . 应能探出轮座内侧常见裂纹区深 5mm 及以上当量的人工缺陷; b . 应能探出轮座外侧常见裂纹区深 3mm 及以上当量的人工缺陷 7 . 3 . 2 . 2 轻型轨道车 a . 应

6、能探出轴承座内侧常见裂纹区深 3mm 及以上当量的人工缺陷; b . 应能探出轮座内侧常见裂纹区深 1mm 及以上当量的人工缺陷 2 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 表 1 探头的折射角和半扩散角 L入射角L纵波折射角T横波折射角QL纵波半扩散角QT横波半扩散角 2(2.5MHz)417222812(直径20mm) 3(2.5MHz)626333812(直径20mm) 4(2.5MHz)854446812(直径20mm) 4(5.5MHz)854446551(直径14mm) 5(2.5MHz)1111556812(直径20mm) 6(2.5MHz)1314712812(直径

7、20mm) 7(2.5MHz)1530824812(直径20mm) 8(2.5MHz)1746936812(直径20mm) 9(2.5MHz)20031048812(直径20mm) 10(2.5MHz)22221201812(直径20mm) 30(2.5MHz)3616429 (直径20mm) 35(2.5MHz)4244429(直径20mm) 40(2.5MHz)4901429(直径20mm) 45(2.5MHz)5647429(直径20mm) 50(2.5MHz)6503429(直径20mm) (2.5MHz)3652(k0.75)429(直径20mm) (2.5MHz)45(K1)429

8、(直径20mm) (2.5MHz)5619(k1.5)429(直径20mm) (2.5MHz)6326(k2)429(直径20mm) 8 探伤试块 8 . 1 TDS1 型标准试块 8 . 1 . 1 基本尺寸如图 1 所示 3 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 图 1 TDS1 型标准试块示意图 8 . 1 . 2 200mm 平面用作 0探头全轴贯穿反射法探伤时测距,及灵敏度调节 8 . 1 . 3 半径 200mm 圆弧面用作小角度探头测距及基准探伤灵敏度调节 8 . 1 . 4 A面两个深 1mm 槽口测试斜探头折射角及调整声程和探伤灵敏度,B面的深 1mm 槽 口测

9、试小角度探头折射角 8 . 2 其他试块 8 . 2 . 1 IIW试块或 1试块 8 . 2 . 2 半轴实物对比试块 用作定位定量的参考半轴实物试块的结构及技术要求:试块全长等于轴全长的 1/2,型 式尺寸材料与被测车轴一致,内部无缺陷晶粒度 5 级在常见裂纹区轴面设人工缺陷:轮座内 侧裂纹区缺陷深 3mm,轮座外侧裂纹区缺陷深 2mm,轴承座台阶缺陷深 1.5mm,缺陷宽小于 0.5mm,深度误差0.1mm底面中心钻直径 10mm 深 60mm 平底孔,如图 2 所示 图 2 半轴实物对比试块示意图 8 . 2 . 3 轻型轨道车辆轴头试块 人工缺陷宽度小于 0.5mm长江 750 型轴

10、头试块如图 3 所示,发电轨道车轴头试块如图 4 4 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 所示,其他型号试块如法制作 图 4 发电轨道车轴头试块示意图 9 主要工具及备品, 如表 2 表 2 工具及备品 序号名称规格单位数量用途 1外卡钳200250mm个1测量轴径辅助工具 2钢板尺300mm,150mm把各1测长度 3钢卷尺3m把1测较大长度,核对位置 4放大镜510倍个1观察伤损及断口 5函数计算器810位个1超声探伤计算 6圆规三用付1作图工具 7有机玻璃三角尺20cm付1作图工具 8半圆角度尺22cm把1作图工具 9手电筒23节把1照明 10平锉刀200mm把1除去探伤

11、面毛刺,飞边 11大小螺丝刀大小把各1调节仪器及卸装组合探头 12钢手锯手锯把1造伤及制作用具 13车轴探伤图纸与被探车轴对应套1车轴探伤必备资料 14电铬铁25W60W把各1焊接电池组及电缆线 15万能表普通型个1测量电压电流电缆 16油桶毛刷砂布耦合剂,打磨探伤面 17单镜头反光相机附近摄架台1拍摄波形及伤轴资料 18车轴结构印章与被探车轴对应套1免除绘画轴结构简图麻烦 19其它工具袋等,按需配给 5 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 1 0 耦合剂 可用粘度较大的清洁机油或用机油稀释的黄油 1 1 探伤前的准备工作 1 1 . 1 备齐探伤用的各种用品及记录报表 1 1

12、 . 2 核准被探轨道车辆车型,登记走行公里,并对车轴的轮对进行外观检查 1 1 . 3 阅读被探轨道车辆车轴探伤声程图,了解该车轴的轮廓尺寸及端面至常见裂纹区的折 射角,声程和水平距离 1 1 . 4 必须选择探头角度和频率使超声波的主声束宽度适宜并指向裂纹区 1 1 . 4 . 1 根据声程图选择合适角度的探头并在试块上验证仪器探头状态良好 1 1 . 4 . 2 选择探头角度,探头入射点置轴端面 1/4 直径处,如图 5 所示 图 5 探头角度选择示意图 探轮外侧裂纹区时探头的最佳折射角的公式 1=arctg dD L arctg dD L /422 4 11 + = + 1 探轮内侧裂

13、纹区时探头的最佳折射角的公式 2=arctg dD L arctg dD L /422 4 22 + = + 2 式中:d车轴端面直径,mm D缺陷所在断面直径,mm; L1车轴端面至外侧裂纹区水平距离,mm; L2车轴端面至内侧裂纹区水平距离,mm; 1 探外侧裂纹区最佳折射角,度; 2 探内侧裂纹区最佳折射角,度 以上探头折射角也可以用角度尺在比例正确的声程图上直接量出 1 1 . 4 . 3 选择探头频率 轻型轨道车选用 2.55MHZ,重型轨道车选用 2.5MHZ 1 1 . 5 去除探伤面污垢飞边毛刺打磨去锈用干净布擦净轴端面粗糙度 3.2 6 T B / T 2 4 9 4 . 2

14、 - 9 4 1 2 测距调节 测距应大于被探部位的声程,在满足显示要求的情况下,尽可能选用较小比例,必要时可 调节仪器的水平采用延迟扫描重点显示裂纹区的回波,减少定位误差及提高分辨率,以下方 法任选其一 1 2 . 1 TDS1 型标准试块调节 以 0探头置 200mm 平面,取十二次回波声程为 2400mm作全轴贯穿探伤测距调节 小角度探头的入射点置半径 200mm 圆弧面的圆心,取半径 200mm 圆弧面的二次波或四次波 声 程 400mm 或 800mm作小角度测距调节 1 2 . 2 半轴实物试块调节 以半轴实物试块上常见裂纹区深 13mm 人工缺陷反射回波在时基线上显示的刻度为依

15、据, 用闸门或符号作标记 1 3 灵敏度调节 1 3 . 1 0探头全轴贯通透声检测灵敏度调节按以下方法之一进行: 1 3 . 1 . 1 TDS1 型标准试块:0频率 2.5MHZ探头,探 200mm 平面,显示 12 次回波,第 10 次回波幅度 80%,再增益 12dB 1 3 . 1 . 2 半轴实物对比试块:0频率 2.5MHZ探头,探直径 10mm 深 60mm 平底孔,回波幅度 80% 1 3 . 2 定量灵敏度调节 1 3 . 2 . 1 0探头探轴内部缺陷定量灵敏度 在 13.1 条的基础上再增益 2dB 1 3 . 2 . 2 小角度探头缺陷定量灵敏度按以下两种方法之一进行

16、: 1 3 . 2 . 2 . 1 TDS1 型标准试块以半径 200mm 圆弧面一次回波为满幅 80%探轮座内侧裂纹 区再增益 3436dB;探轮座外侧裂纹区和轴承座台阶则增益 2830dB 1 3 . 2 . 2 . 2 半轴实物试块在三个常见裂纹区轴承台阶以人工缺陷 1.5mm轮座外侧裂纹区 缺陷深 2mm,轮座内侧裂纹区缺陷深 3mm均以反射回波为满幅 80%作基准 1 3 . 3 0和小角度探头探伤灵敏度 在定量灵敏度基础上再增益 1015dB 1 3 . 4 TDS1 型标准试块与半轴实物试块的配合使用以 TDS1 型标准试块为准 半轴实物试块常见裂纹区上各种不同深度人工缺陷的灵敏

17、度可用TDS1型标准试块半径 200mm 圆弧面一次回波灵敏度再增益若干 dB的形式代替 计算公式 Ni=N0+N3 式中:Ni半轴试块上深度为 i的缺陷探测灵敏度,dB; N0TDS1 型标准试块半径 200mm 圆弧面一次波灵敏度,dB; NNi与 N0的灵敏度波幅差值,dB 1 4 定位方法 采用声程定位与声程图上标准的声程及水平距离相对照并通过换算确定反射面在车轴上 7 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 的位置可用闸门或标记指示常见裂纹区的位置,帮助识别裂纹波声程读算及水平位置的换算 如图 6 所示 图 6 声程读算及水平位置的换算示意图 计算公式 S=mR4 L=S

18、H 22 5 式中:m回波前沿的水平刻度读数; R每刻度表示的声程值,mm; L反射面到轴端的水平距离,mm; S探伤仪器显示的声程,mm; H探头入射点法线与反射面的垂直高度,mm 当探头的折射角与实际需要的折射角差异较大时,探头用声场的扩散角边沿探到反射面 的回波,波幅较低,应按此时的声程 S 从新选用合适折射角的探头,以免影响定量准确度可在声 程图上作图测量出需要的折射角 L,或按如下公式计算所需的折射角; L=arcsin dD S /42+ 6 式中:d轴端直径,mm; D反射面所在轴断面直径,mm; S探伤仪显示的声程,mm 仪器水平线性及聚焦应良好,测距调节应准确,回波刻度应读准

19、 1 5 定量方法 以下两种方法任选其一: 1 5 . 1 采用 13.2.2.2 条半轴实物试块比较法定量 1 5 . 2 采用相对波高法由 13.4 条求得 N,再从 Nh 曲线上查出裂纹当量深度如图 7 所示 8 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 图 7 小角度探头相对波幅与裂纹当量深度N-h曲线 9 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 1 5 . 3 裂纹周向长度 用相对波高 12dB法,当发现裂纹时移动探头使反射回波最强,将波高调到满幅的 80% 再增益 12dB,探头先后顺时针和逆时针方向以顶针孔为圆心移动到两端反射波高均降低至 80%,则探头移动

20、形成的最大圆心角所对应被探部分轴断面的弧长即为裂纹周向长度 AB, 见图 8 图 8 裂纹周向长度判定示意图 AB=R7 计算公式 式中:AB裂纹周向长度,mm; R裂纹处的轴半径,mm; 圆心角,弧度 1 5 . 4 0探头以直径 10mm 平底孔为基准检查轴内缺陷时,缺陷回波相对幅度的 dB值见表 3 表 3 声程mm1000900800700600500400300200 缺陷当量直径mm1010101088866 相对幅度dB024628121219 1 6 探伤操作顺序 先用 0探头作全轴贯穿检查,如合格则再用小角度及斜探头探伤检查 1 7 0 和小角度及斜探头探伤检查的操作方法 1

21、 7 . 1 0探头全轴穿透检查 探头在轴端面距圆心 3/4 半径范围内,做锯齿形周向移动,间距不超过 2/3 探头宽度 1 7 . 2 小角度探头探测 10 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 1 7 . 2 . 1 将探头置于以机油涂复的轴端面,对准顶针做锯齿形周向移动,间距不超出 2/3 探头 宽度并同时作 25左右旋转摆动 1 7 . 2 . 2 及时补充耦合剂 1 7 . 2 . 3 压力适当,探头移动速度不大于 30mm/s用黄油耦合时探头移动速度应较用机油时 稍慢,并适当增加压力 1 7 . 2 . 4 轴端有横销孔时,销孔对应轴面的声场被隔断,可将探头刚好移出横

22、销孔位置并与销 孔成 1015偏角,向前移近顶针孔利用轴身反射改变声束扩散方向,此时探出的缺陷回波幅 度比无横销孔时低 610dB如图 9 所示 图 9 轴端有横钻孔对探伤的影响示意图 1 7 . 3 斜探头横波反射法校对探伤 1 7 . 3 . 1 轮内侧用斜探头横波校对探伤时,选用与轴探测面对应的凹弧形楔块探头在 TDS 1 标准试块半径 50mm 弧面上探深 1mm 窄缝,调准测距和灵敏后置于打磨光滑,涂复机油 的轴探测面做周向前后往复习速扫查 17.3.2 利用 TDS1 型标准试块的半径 50mm 弧面及深 50mm 和 60mm 处的两个 1mm 深 槽口调准斜探头测距和灵敏度的方

23、法,如图 10 所示 a 操作方法 b.波形图 图 10 斜控头测距和灵敏度调节方法示意图 1 7 . 3 . 3 当车轴轮座内侧结构如图 11 时,应采用串列探头法判断裂纹存在 11 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 图 11 串列探头法探伤示意图 1 8 常见波形的鉴别 探伤中的干扰波主要有轮芯波,台阶波和迟到波等,见附录 A 1 9 探伤记录与验收 1 9 . 1 记录内容 1 9 . 1 . 1 轨道车辆型号轴型位别累计总运行里程本探伤周期运行公里车辆所属单位 探测条件车轴结构图缺陷部位与轴结构图对应的波形图及对应的波高相对 dB值探伤日 期本次及上次探伤人员 1 9

24、 . 1 . 2 对伤损车轴的缺陷分析探伤员意见鉴定意见分别由探伤人员探伤主管人员核实 填写处理意见会同当班司机,安全部门负责人签字确认,并存入设备技术档案备查 1 9 . 1 . 3 探伤纪录的格式见附录 B 9 . 1 . 4 车轴轴号及位别的规定 9 . 1 . 4 . 1 轨道车从发动机前端起,分别为轴轴顺轴排列方向,轴左端为 1 位 右端为 2 位;轴左端为 3 位右端为 4 位如图 12 所示 图 12 轨道车车轴轴号及位别示意图 1 9 . 1 . 4 . 2 平车从制动缸推出方向端起,分别为轴轴轴轴轴位号为:轴近 制动缸侧为一位另一侧为 2 位轴靠制动缸侧为 3 位另一侧为 4

25、 位轴制动缸一侧为 5 位,另一侧为 6 位轴制动缸侧为 7 位另一侧为 8 位;二轴车辆类同,如图 13 所示 12 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 图 13 平车车轴轴号及位别示意图 1 9 . 1 . 5 车轴伤损标记 轻伤用白油漆写在对应位伤轴车轮及轴箱盖上,涂写个数不限 重伤用白油漆写在对应位伤轴车轮及轴箱盖上,涂写个数不限 1 9 . 1 . 6 对于重伤车轴必须填写轨道车辆重伤车轴报告,停止使用,并按规定报送有关单位 见附录 C 1 9 . 1 . 7 . 探伤合格的轨道车辆,由探伤主管单位 厂发给探伤检验合格准行证 如附录 D 所示 1 9 . 1 . 8

26、准行证填写探伤时里程表的读数和下次探伤里程表不应超过的读数 下次探伤里程表读数小于等于本次探伤里程表读数加周期里程 13 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 附录 A 常见波形的鉴别 ( 参考件) 名 称 简图及波形 波幅产生原因 鉴别及说明 裂纹迟到波 F1 视条件不同幅度高于或 低于一次波 轴面反射改变声束方向及 波型转换,轻型轨道车轴 径较小,当裂纹较深,探头 折射角扩散角偏大时易 产生滞迟可达1060mm 出现在轮芯波后面,加大 探伤灵敏度,使一次波出 现,否则重新选择探头频 率角度改变探测条件, 或用斜深头在显示回波的 轴面位置校对 轮与轴结合面 交界波 W1 波幅较

27、矮,有一定宽度由于长期受交变应力作 用,轮芯与轴表面紧密结 合的起 始区域会向轮座 中心方向移动,产生接触 不良区域 内外侧接触不良区域 沿轴纵向长度之和,不得 超过轮芯宽度 1/2,该区域 扩大会使轮芯波后移 刀痕波 W2 波幅低矮宽度大轴表面车刀痕形成细小密 集螺纹线 根据位置及波幅特性 台阶波 W3,W4 ,W5 幅度随台阶尺寸及声程 探头角度选用频率而有 差异 台阶反射面及由于轴径截 面突变,产生棱角反射,通 常倒顺向台阶都显示回 波 对照声程图核准位置,注 意勿将倒台阶棱角波判为 伤波 14 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 名 称简图及波形波幅产生原因鉴别及说明

28、轴内夹杂物回波 F2 幅度与夹杂物 的性质类型 大小 位置有关 冶炼过程中混入夹 杂物 回波最强位置明显向端面边缘 移动,改用0 探头检查 腐蚀沟波 F3 粗宽,幅度低雨水及腐蚀液体由 接触不良区侵入形 成局部腐蚀沟 波不尖锐探头左右偏转幅度易 消失 外内侧裂纹波 F4F5 尖锐猛烈交变应力长期作用, 引起疲劳裂纹 产生在常见裂纹区,周向有一 定长度,探头偏转时波幅仍很 强 轴表面局部机械碰 撞凹坑反射 F6 局部猛烈,但范 围小 机械碰伤探头稍移动回波消失,根据声 程,在轴相应区域检查 轮芯波W0及其迟到 波 W0W0 因加工及使用 波高变化无统 一定值最高 波可比3mm 人工缺陷回波 高出

29、10dB 轮轴过盈配合,声束 穿入轮芯 回波猛裂整个圆周都有,可从 声程及手摸轮芯反射面,回波 有无跳动鉴别 15 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 附录 B 轨道车辆车轴探伤记录 ( 补充件) 16 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 附录 C 轨道车辆重伤车轴报告表 ( 补充件) 轨道车辆重伤车轴报告 车型: 车辆编号: 轴型: 轴号: 车轴材料: 生产厂: 出厂日期: 车辆使用单位: 开始使用日期: 本周期运行公里: 累计总运行公里: 伤损位置: 轴 位 轴承座轮座内外侧其 它 伤损类型: 伤损尺寸: 车轴简图及波形: 发现地点: 探伤人; 探伤方法: 探伤日期: 原因分析: 处理意见: 退检结果: 探伤单位公章: 填报人: 年 月 日 17 T B / T 2 4 9 4 . 2 - 9 4 附录 D 轨道车辆探伤合格准行证 补充件 车型: 车号: 本次探伤里程表读数: 公里 下次探伤里程表读数不超过: 公里 发证日期: 发证单位: 附加说明: 本标准由铁道部标准计量研究所提出并归口 本标准由广州铁路集团公司工务处负责起草 主要起草人 梅志成 18