2手工超声车轴探伤规程0301.docx
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2手工超声车轴探伤规程0301
铁路客车轮轴探伤工艺规程
铁路客车轮轴是车辆承载并保证高速、安全运行的关键部件,超声波、磁粉探伤是发现车轴、车轮、轴承及制动盘疲劳裂纹等危害性缺陷的重要无损检测手段。
为保证客车检修质量和行车安全,统一客车轮轴超声波及磁粉探伤的方法和质量标准,特制定本工艺规程。
本工艺规程由铁道部运输局负责解释、修改。
一、综合要求
1本工艺规程参考的标准或文件
TB/T1010-2005铁道车辆用轮对型式与基本尺寸
TB/T1618-2001机车车辆车轴超声波检验
TB/T1987-2003机车车辆轮对滚动轴承磁粉探伤方法
TB/T2047.1-2011铁路用无损检测材料技术条件第一部分:
磁粉检测用材料
JB/T8290-1998磁粉探伤机
JB/T9214-1999A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法
JB/T6065-2004无损检测磁粉检测用试片
GB/T9445-2008无损检测人员资格鉴定与认证
AARM101-2009经热处理的碳素钢车轴标准
EN13261-2003铁路应用-轮对和转向架-车轴-产品要求
ISO5948-1994铁道车辆材料超声波验收检验
2人员要求
2.1从事客车轮轴超声波、磁粉探伤的人员,应具有高中及以上学历,视力(或矫正视力)应达到5.0及以上,非色盲;了解客车车辆构造,掌握客车轮轴基本知识。
2.2从事客车轮轴超声波、磁粉探伤的人员,应取得铁道部门无损检测人员技术资格鉴定考核委员会颁发的超声波、磁粉探伤技术资格证书。
2.3独立从事探伤工作的探伤人员应持Ⅱ级及以上相关专业证书和上岗证。
2.4I级探伤人员应在Ⅱ级及以上人员的指导下从事相关的探伤工作,指导人员须在探伤记录上确认签章。
2.5各单位应保持探伤人员的相对稳定,I级人员调动应经过本单位主管领导批准,Ⅱ级人员调动应经过本单位主管领导批准并报上级主管部门(铁路局、公司、铁路客车轮轴造修单位)备案,Ⅲ级人员调动应经过上级主管部门批准。
3环境要求
3.1探伤作业应在独立的工作场地进行,探伤工作场地应整洁明亮,照度适中,通风良好,室内温度应保持在10℃~30℃范围内。
3.2探伤工作场地应远离潮湿、粉尘场所;探伤设备所用的电源,应与大型机械的动力电源线分开并单独接线。
3.3超声波探伤与磁粉探伤的工作场地,应保持适当的距离,避免相互干扰。
建议加:
3.4超声波探伤仪屏幕应不受光线影响,否则应加遮光装置,避免影响探伤。
二、铁路客车轮轴、轮对、车轴手工超声波探伤
1适用范围
1.1本部分工艺适用于最高运行速度不大于200km/h的铁路客车RC3、RC4、RD3、RD4、RD10、RD13、RD3A、RD4A、RD3A1、RD3B、AM96型轮轴组装、厂(A4)修、段(A2、A3)修时轮轴(不退卸轴承或内圈)、轮对(退卸轴承或内圈)、车轴的超声波探伤检查。
1.2本部分工艺适用于超声A型脉冲反射法对铁路客车轮轴、轮对、车轴施行手工超声波探伤检查。
超声相控阵等其它检测方法可参照执行。
1.3本部分工艺规定了铁路客车轮轴、轮对、车轴超声波探伤的适用范围、检验规则、探伤设备及器材、性能校验、探伤方法、质量标准、探伤标识和记录等。
1.4其它型号的铁路客车轮轴、轮对、车轴的超声波探伤检查,可参照本部分工艺执行。
2检验规则
2.1新制车轴组装前须施行全轴超声波穿透探伤检查。
2.2轮对第一次组装时间达到或超过4年,或剩余组装质量保证期不足一个段(A2、A3)修期时,每次施行段(A2、A3)修及以上修程时,均须对轮对车轴施行全轴穿透检查,对轮座及制动盘座镶入部施行超声波探伤检查,如果轴承(或内圈)不退卸时还须对车轴轴颈根部(卸荷槽)进行超声波探伤检查。
2.3车辆颠覆或脱轨时,须对全车轮对施行全轴穿透检查、轮座及制动盘座镶入部超声波探伤检查。
2.4轮对组装后,须对轮座、制动盘座镶入部施行超声波探伤检查。
2.5建议加:
带轴承或内圈的轮轴,应采取二次作业方式,无论第一次是手工探伤还是微机自动探伤,第二次须手工探伤对探伤部位复探,两次探伤作业不得由一探伤人员完成
3探伤设备及器材
探伤仪器、探头和试块等重要器材,应通过铁道部组织的技术评审或生产质量认证,经验收合格后方可投入使用。
超声波探伤仪应按规定的周期进行检修。
属于计量器具的探伤检测设备须按规定进行计量检定。
3.1超声波探伤仪
3.1.1超声波探伤仪应具有如下技术指标
3.1.1.1衰减器控制总量≥80dB,在规定的工作频率范围内,每12dB误差不超过1dB;
3.1.1.2灵敏度余量≥46dB(2.5MHz钢中纵波);
3.1.1.3分辨力≥26dB(2.5MHz钢中纵波);
3.1.1.4动态范围≥26dB;
3.1.1.5垂直线性误差≤6%;
3.1.1.6水平线性误差≤1%;
3.1.1.7探测深度≥3m(2.5MHz钢中纵波);
3.1.1.8放大器带宽(相对3dB):
1MHz~8MHz。
3.1.2数字式超声波探伤仪还应具有如下功能
自检功能,探伤图形存储和回放功能,峰值搜索功能,距离-波幅曲线制作功能,零点自动校准或测距自动校准功能,探伤图形局部展宽功能,探伤工艺参数存储功能,探伤数据处理和探伤报告打印功能,仪器日常性能校验和季度性能检查功能,高速USB接口,采样频率≥80MHz。
3.2超声波探头
3.2.1探头型号
纵波直探头2.0P20Z、2.5P20Z
小角度纵波探头折射角14.5°、16.5°、20.0°、25.8°、27°
横波探头折射角45°(K1.0)、50.2°(K1.2)、52.4°(K1.3)、54.5°(K1.4)、
59.5°(K1.7)
3.2.2中心回波频率及误差
3.2.2.1中心回波频率
小角度纵波探头4~5MHz,穿透检查探头2.0MHz或2.5MHz,其它探头2.5MHz。
3.2.2.2中心回波频率误差Δf/f≤15%
式中f—探头标称回波频率;
Δf—探头回波频率实测值与标称值之差;
3.2.3折射角(β)误差
横波探头β≤45°时Δβ≤1.5°
横波探头β>45°时Δβ≤2°
小角度纵波探头Δβ≤2°
3.2.4分辨力
横波探头≥20dB
纵波直探头≥26dB
小角度纵波探头≥20dB
3.2.5灵敏度余量
横波探头≥60dB
纵波直探头≥46dB
小角度纵波探头≥50dB(DB-H1试块80mm深φ3mm横孔)
3.2.6声轴偏斜角
直探头≤1.0°
3.2.7从防尘板座上探测轮座镶入部的横波探头前沿距离≤12mm;从AM96型轮轴轴身上探测轮座镶入部外侧的横波探头前沿距离≤12mm。
3.2.8建议加:
探测数量达到1000对轮对时,应对探头折射角(K值)、分辨力、灵敏度余量及入射点进行一次校核,任一值不合格时,探头应报废。
明确探头测试表格。
如
探头测试记录表
探伤编号
探头标定折射角
探头标定折射角
分辨力
灵敏度余量
探头入射点
备注
3.3试块
3.3.1标准试块主要为CSK-1A、TS-1(W)、TS-3、TZS-R(60、80)、CS-1-5、DB-H1等,示意图见附件1。
3.3.2半轴实物试块主要为RD3型、RD3A型、RD3A1型、RD3B型、RD10型、RD13型和AM96型,图样及技术要求见附件2。
3.4耦合剂
耦合剂可选用机油或铁路专用轴承脂。
校验探伤灵敏度和探伤作业时,应使用同一种耦合剂。
建议加:
在轴端探测轮轴轴颈根部(卸荷槽)或轮座内、外侧时,应使用铁路专用轴承脂做耦合剂。
3.5工艺装备
3.5.1超声波探伤作业须配备稳压器和专用转轮器,转轮器转速应≤2r/min,并能随时控制转停。
3.5.2超声波探伤人员应配备带有函数运算功能的计算器及直尺、笔、卡尺等常用工具。
4性能校验
探伤仪器性能校验分为日常性能校验和季度性能检查。
4.1日常性能校验
4.1.1项目
检查探伤仪器的技术状态,校验探伤系统灵敏度。
4.1.2要求
每班开工时,应首先进行日常性能校验,由探伤工、探伤工长、质量检查员、验收员和设备维修工共同参加。
校验结束后应填写《铁路客车轮轴超声波探伤系统日常性能校验记录表》(车统—53K10),参加校验人员应确认校验记录内容并签章。
探伤仪器发生故障,检修后投入使用前应重新进行日常性能校验并做好记录。
日常性能校验时,系统探伤灵敏度(半轴实物试块1mm人工缺陷基准波高时的仪器dB值)须稳定,若相邻两次误差超过4dB,则应对仪器或探头性能重新检验。
4.2季度性能检查
4.2.1项目
4.2.1.1日常性能校验所规定的项目。
4.2.1.2半轴实物试块与TZS-R(60、80)型标准试块相对应的人工缺陷的差值(△CR)。
4.2.1.3超声波探伤系统技术状态及主要性能指标(水平线性、垂直线性、灵敏度余量、分辨力)。
测试时以仪器+直探头组成的系统为代表,直探头采用2.5P20Z。
4.2.2要求
每季度由单位主管检修(生产)领导组织,轮轴(探伤)专职、设备专职、验收员、质量检查员、探伤工长、探伤工和设备维修工共同参加,检查结束后应填写《铁路客车轮轴超声波探伤系统季度性能检查记录表》(车统—53K11),参加检查人员应确认检查记录内容并签章。
新购置及大、中、小修后的探伤仪器,第一次使用前应按季度性能检查的要求进行检查并做好记录。
5探伤方法
5.1全轴穿透检查
全轴穿透检查包括透声检查和大裂纹检查。
5.1.1透声检查
透声检查分为TS-1(W)法和TS-3法,推荐采用TS-3法。
5.1.1.1TS-1(W)法
5.1.1.1.1测距标定
将2.5P20Z探头放置在TS-1(W)标准试块B面上,调整仪器,使试块第1、第10次底面回波前沿分别对准荧光屏水平刻度的第1、第10大格,此时水平刻度的每1大格代表车轴实际长度240mm(如图2.1)。
图2.1直探头在TS-1(W)型试块上测距标定(请标注TS-1(W))
5.1.1.1.2灵敏度确定
在测距标定的基础上,调整仪器,使第10次底面回波高度达到荧光屏垂直刻度满幅的90%,增益6dB,耦合差另加0dB~4dB。
在此基础上再增益8dB~10dB【钢印(2dB~4dB)、中心孔(3dB)、螺栓孔(3dB)】,作为透声检查的灵敏度(如图2.2)。
图2.2直探头在TS-1(W)型试块上灵敏度确定(请标注TS-1(W))
5.1.1.1.3透声扫查
扫查时,转轮器轮对应停止转动。
探头均匀受力,以20mm/s~50mm/s的速度,分别在车轴两端面按图2.3所示的方式移动,同时观察回波的变化。
探头扫查范围应遍及轴端面的可移动区域。
图2.3直探头在轴端面的扫查方式
5.1.1.1.4透声检查时,不得改变调节后的透声灵敏度。
如发现底面回波与始波间有可疑回波出现,应进行危害性分析,即大裂纹扫查。
5.1.1.2TS-3法
5.1.1.2.1测距标定
将2.0P20Z探头放置在TS-3标准试块测试面上,调整仪器,使水平线性测量范围为2400mm,即试块第3、第6次底面回波前沿分别对准荧光屏水平刻度的第5、第10大格,此时水平刻度的每1大格代表车轴实际长度240mm(如图2.4)。
图2.4直探头在TS-3型试块上测距标定示意图
5.1.1.2.2灵敏度确定
适当改变水平线性测量范围,调节仪器,使TS-3标准试块φ3.2平底孔第1次回波高度达到荧光屏垂直刻度满幅的20%,如图2.5所示。
然后仅调节仪器水平测量范围,其他按钮禁止调节,回到测量范围为2400mm的状态,如图2.6所示。
在此基础上再增益8dB~10dB【钢印(2dB~4dB)、中心孔(3dB)、螺栓孔(3dB)】,再补偿TS-3试块与车轴端面粗糙度耦合差0dB~4dB。
注:
“钢印(2dB~4dB)”是指探头放置的位置无钢印,车轴另一端有钢印。
图2.5φ3.2平底孔第1次回波高度20%图2.6回到测量范围为2400mm
5.1.1.2.3透声扫查
a)透声扫查从车轴两端面分别进行,全端面扫查。
b)扫查时,转轮器轮对应停止转动。
探头均匀受力,以20mm/s~50mm/s的速度,分别在车轴两端面按图2.3所示的方式移动,同时观察回波的变化。
5.1.1.2.4透声扫查时,不得改变调节后的透声灵敏度。
如发现底面回波与始波间有可疑回波出现,应进行危害性分析,即大裂纹扫查。
5.1.2大裂纹扫查
5.1.2.1大裂纹的定义
在透声检查的灵敏度基础上,直探头轴向探伤时所能发现的轴颈根部(卸荷槽)、轮座(盘座)镶入部和轴身部位的裂纹称为该部位的大裂纹,此时裂纹反射回波高度达到屏幕高度80%,信噪比10dB以上。
5.1.2.2大裂纹的发现能力示例
5.1.2.2.1轴颈根部(卸荷槽)部位大裂纹的发现能力见图2.7
(裂纹深度)
图2.7轴颈根部(裂纹距轴端面175mm)
5.1.2.2.2轮座镶入部外侧大裂纹的发现能力见图2.8
(裂纹深度)
图2.8轮座镶入部外侧(距轴端面308mm)
5.1.2.2.3轮座镶入部内侧大裂纹的发现能力见图2.9
(裂纹深度)
图2.9轮座镶入部内侧(裂纹距轴端面444mm)
5.1.3.2.4制动盘座镶入部外侧大裂纹的发现能力见图2.10
5.1.3.2.5制动盘座镶入部内侧大裂纹的发现能力见图2.11
5.1.3.2.6轴身中央部位大裂纹的发现能力见图2.12
(裂纹深度)
图2.12轴身中央部位(裂纹距轴端面1073mm)
5.1.2.3大裂纹扫查
扫查时,转轮器轮对应停止转动。
探头均匀受力,以20mm/s~50mm/s的速度,分别在车轴两端面按图2.3所示的方式移动,同时观察回波的变化。
探头扫查范围应遍及轴端面的可移动区域。
扫查时,只允许调节增益或衰减量,其它按钮键及参数均不得调整。
5.2轮对探伤
轮座或制动盘座镶入部横波探头探伤检查
5.2.1测距标定
将横波探头置于TZS-R型试块R面上,调节仪器,使下棱角和上棱角最高反射波的前沿分别对准荧光屏水平刻度的第2和第4大格(如图2.13、图2.14、图2.15),此时,水平刻度每1大格代表深度40mm,代表水平距离40×Kmm。
图2.13横波探头K≤1.2时在TZS-R型标准试块上测距标定示意图
图2.14横波探头K>1.2时在TZS-R型标准试块上测距标定示意图
图2.15横波探头在TZS-R型标准试块上测距标定波形示意图
5.2.2灵敏度确定
将探头置于相应的探测面上,调节仪器,使半轴试块轮座(制动盘座)上深度为1.0mm的人工缺陷最高反射波幅度达到荧光屏垂直刻度满幅的80%(见图2.16),然后轮座外侧增益6dB,轮座内侧和制动盘座增益9dB,耦合差增益(0~4)dB,再补偿半轴实物试块与TZS-R标准试块相对应的人工缺陷的dB差值(△CR)(K1.7横波探头△CR=0),以此作为横波探伤灵敏度。
探测RD3A、RD4A、RD3A1、RD3B和AM96(退卸轴承)型轮对轮座镶入部中央区域的K1.7横波探头调节灵敏度时,以半轴实物试块轮座镶入部外侧人工缺陷为准。
图2.16横波探头在半轴试块上灵敏度确定位置和波形示意图(有何意义?
)
5.2.3扫查
5.2.3.1确定探伤灵敏度后,实际探测轮对时,只允许调节增益或衰减值,其它按键及参数均不得调整。
5.2.3.2扫查时如提高探伤灵敏度,发现缺陷后,灵敏度应恢复到规定的探伤灵敏度,再对缺陷进行判定。
5.2.3.3扫查时探头移动区域须保证探头主声束扫查区域之和不小于轮座(制动盘座)镶入部全长。
5.2.3.4扫查时探头指向镶入部,沿轴向前后移动,同时沿车轴圆周方向转动,探头均匀受力,探头移动速度为20mm/s~50mm/s。
探头位置及移动方式如图2.17、图2.18、图2.19所示。
图2.17RC3、RC4、RD3、RD4、RD10、RD13型轮座镶入部扫查示意图
图2.18RD3A、RD4A、RD3A1、AM96型轮座和制动盘座镶入部扫查示意图
图2.19RD3B型轮对轮座和制动盘座镶入部扫查示意图
5.2.4轮对型号与探头型号、探头移动及探测范围
表2.1轮对型号与探头型号、探头移动和探测范围表
轮对型号
探头型号
探测面
探测部位
探头移动
起始位置
移动
范围
探测
起始位置
探测
范围
备注
各型
2.0P20Z
轴端面
全轴穿透
TS-3法
2.5P20Z
轴端面
全轴穿透
TS-1(W)法
RC3
RC4
K1.0
轴身
轮座镶入部内侧
轮座后肩
48~168
轮座后肩
0~120
K1.2
轴颈
轮座镶入部外侧
轴颈后肩
37~115
轮座前肩
0~78
RD3
RD4
K1.0
轴身
轮座镶入部内侧
轮座后肩
60~184
轮座后肩
0~124
K1.2
轴颈
轮座镶入部外侧
轴颈后肩
42~116
轮座前肩
0~74
RD13
K1.2
轴身
轮座镶入部内侧
轮座后肩
68~221
轮座后肩
0~153
K1.2
轴颈
轮座镶入部外侧
轴颈后肩
43~116
轮座前肩
0~73
RD10
K1.2
轴身
轮座镶入部内侧
轮座后肩
56~221
轮座后肩
0~165
K1.2
轴颈
轮座镶入部外侧
轴颈后肩
43~116
轮座前肩
0~73
RD3A
RD4A
K1.3
防尘板座
轮座镶入部内侧
轮座前肩
48~73
轮座后肩
0~25
K1.7
轴颈
轮座镶入部中央
轴颈后肩
37~118
轮座前肩
79~160
K1.2
轴颈
轮座镶入部外侧
轴颈后肩
37~116
轮座后肩
0~79
K1.3
轴身
制动盘座镶入部
盘座后肩
62~242
盘座后肩
0~180
盘座修改前
K1.3
轴身
制动盘座镶入部
盘座后肩
98~242
盘座后肩
0~144
盘座修改后
RD3A1
K1.3
防尘板座
轮座镶入部内侧
轮座前肩
45~93
轮座后肩
0~48
K1.7
轴颈
轮座镶入部中央
轴颈后肩
43~130
轮座前肩
53~140
K1.2
轴颈
轮座镶入部外侧
轴颈后肩
43~96
轮座前肩
0~53
K1.3
轴身
制动盘座镶入部
盘座后肩
87~242
盘座后肩
0~155
RD3B
K1.4
防尘板座
轮座镶入部内侧
轮座前肩
43~83
轮座后肩
0~40
K1.7
轴颈
轮座镶入部中央
轴颈后肩
43~138
轮座前肩
73~168
K1.2
轴颈
轮座镶入部外侧
轴颈后肩
43~116
轮座前肩
0~73
K1.3
轴身
两侧制动盘座镶入部
盘座后肩
86~241
盘座后肩
0~155
K1.3
轴身
中间制动盘座镶入部
盘座前、后肩
164~241.5
盘座前、后肩
0~77.5
AM96
K1.2
防尘板座
轮座镶入部内侧
轮座前肩
42~63
轮座后肩
0~21
K1.7
轴颈
轮座镶入部中央
轴颈后肩
46~115
轮座前肩
75~144
K1.2
轴颈
轮座镶入部外侧
轴颈后肩
46~121
轮座前肩
0~75
K1.2
轴身
制动盘座镶入部
盘座后肩
72~216
盘座后肩
0~144
注:
轮对探伤时,探头实际的移动范围以主声束覆盖轮座(制动盘座)镶入部全长即可。
5.2.5各种探头的探测面和探测部位如图2.20~图2.27
图2.20RC3(RC4)探测部位示意图
图2.21RD3(RD4)探测部位示意图
图2.22RD13探测部位示意图
图2.23RD10探测部位示意图
a.制动盘座修改前
b.制动盘座修改后
图2.24RD3A(RD4A)探测部位示意图
图2.25RD3A1探测部位示意图
图2.26RD3B探测部位示意图
图2.27AM96探测部位示意图
5.3轮轴探伤
5.3.1轮座(制动盘座)镶入部横波探头探伤检查
5.3.1.1测距标定
同5.2.1条。
5.3.1.2灵敏度确定
将探头置于相应的探测面上,调节仪器,使半轴试块轮座(制动盘座)上深度为1.0mm的人工缺陷最高反射波幅度达到荧光屏垂直刻度满幅的80%(见图2.28),然后增益9dB,耦合差增益(0~4)dB,再补偿半轴实物试块与TZS-R标准试块相对应的人工缺陷的dB差值(△CR),以此作为横波探伤灵敏度。
图2.28横波探头在半轴试块上灵敏度确定位置和波形示意图
5.3.1.3扫查
5.3.1.3.1确定探伤灵敏度后,实际探测轮轴时,只允许调节增益或衰减值,其它按键及参数均不得调整。
5.3.1.3.2扫查时如提高探伤灵敏度,发现缺陷后,灵敏度应恢复到规定的探伤灵敏度,再对缺陷进行判定。
5.3.1.3.3扫查时探头移动区域须保证探头主声束扫查区域之和不小于轮座(制动盘座)镶入部全长。
5.3.1.3.4扫查时探头指向镶入部,沿轴向前后移动,同时沿车轴圆周方向转动,探头均匀受力,探头移动速度为20mm/s~50mm/s。
探头位置及移动方式如图2.29、图2.30、图2.31所示。
图2.29RC3、RC4、RD3、RD4、RD10、RD13型轮座镶入部扫查示意图
图2.30AM96轮座和制动盘座镶入部扫查示意图
图2.31RD3B轮对轮座和制动盘座镶入部扫查示意图
5.3.1.4轮轴型号与探头型号、探头移动和探测范围
表2.2横波探测轮座和盘座时,轮轴型号与探头型号、探头移动和探测范围表
轮轴型号
探头型号
探测面
探测部位
移动
移动
探测
探测
起始位置
范围
起始位置
范围
RC3、RC4
K1.0
轴身
轮座镶入部内侧
轮座后肩
48~168
轮座后肩
0~120
K1.4
轴颈
轮座镶入部外侧
轮座后肩
42~120
轮座前肩
0~78
RD3、RD4
K1.0
轴身
轮座镶入部内侧
轮座后肩
60~184
轮座后肩
0~124
K1.4
轴颈
轮座镶入部外侧
轮座后肩
65~139
轮座前肩
0~74
RD13、RD10
K1.2
轴身
轮座镶入部内侧
轮座后肩
65~221
轮座后肩
0~156
K1.4
轴颈
轮座镶入部外侧
轮座后肩
65~107
轮座后肩
156~198
RD3B
K1.3
轴身
两侧盘座镶入部
盘座后肩
86~241
盘座后肩
0~1
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