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常用无损检测方法在高铁车辆缺陷检测领域的应用与比较

2021.7.01

  1、车体缺陷检测

  对于高铁车辆的车体,以铝合金钢板的应用最为广泛。车体采用薄壁筒形的整体承载式轻量化结构,主要构成部分如车顶、侧墙、边梁、横梁和骨架等均采用大面积铝合金挤压型材经加工后制成,型材与型材间通过纵向焊缝形成相应的机械结构。由此可见,铝合金钢板车体在制造过程中存在大量焊缝,且在车辆运行过程中受自身张力和如雨水、冰雹、沙尘等外界环境的影响,极易对车身结构产生损伤。

  对于车体缺陷的检测,常使用的无损检测方法为目视检测法和超声波检测法。目视检测法即通过目视或者借助强光手电筒进行整个车体目视检查,观察焊缝气孔等缺陷。目视检测操作简便,无需借助复杂的辅助器具,适用于较明显、可用肉眼直接观察到的车体焊接缺陷。但是车体铝合金焊缝连接处缺陷经过底漆、中涂、腻子、面漆等工序后容易被掩盖,大部分内部分层缺陷极难通过目视检测直接发现,这时需要使用超声波检测法对内部分层缺陷进行检测。超声波检测法需要使用超声波探伤仪,选择合适的探头,并将车体表面进行清洁,同时还需要注意的是,车体铝合金材质的晶粒较大,仪器不宜选择过高的发射频率。超声波检测法非常适合铝合金板材内部一出现的分层缺陷的检测和诊断,具有效率高,速度快,检测准确的特点。

  2、转向架缺陷检测

  车辆转向架一方面支撑着车体的重量,另一方面也连接着车轮和电机,负责整个车辆的牵引和制动,且在运行过程中承载着巨大的震动和应力,一旦这些关键部位的铁磁性构件在运行中出现破损,会立刻引起较大的交通事故,造成巨大的人身和财产损失。以中车青岛四方股份有限公司生产的时速250公里速度级动车组和谐号高速列车CRH2A车型CRH2A车型为例,车辆转向架包括动车转向架和拖车转向架,其主要结构基本一致,主要由H型构架、无摇枕、空心轴轮对、铸钢轴箱体、铝合金前盖和铸铝整体齿轮箱结构构成,其中构架作为转向架的主体组成部分,其主要构成为钢板、铸钢和无缝钢管等材料的焊接结构,因此在转向架构架中存在铁磁性构件,如钢板,铸钢等。

  对于车辆转向架构架的缺陷检测,可以采用超声波检测方法和磁粉检测方法,其中超声波检测方法与车体检测相似,而磁粉检测方法是使用便携式磁粉探伤仪对转向架刚性结构的表面缺陷进行有效定位和检测。值得注意的是,若转向架构架表面存在油漆层,需将油漆层剥离以避免干扰。同时新兴的磁记忆检测技术可以在不损害构件的前提下检测转向架构架的早期应力集中,从而起到缺陷定位和预警的效果,也不失为一种好的方法。

  3、轮轴缺陷检测

  高铁车辆的轮轴由车轮和车轴两部分组成,其中车轮作为车辆走行部的重要部件,极易产生各种类型的缺陷,包括车轮断裂、踏面擦伤、硌伤、滚动解除疲劳和剥离等。对于相对明显的车轮断裂等缺陷,直接进行目视检测。而对于其他类型的车轮缺陷,主要采用磁粉检测和超声波检测,其中磁粉检测可以有效检测车轮表面细小的缺陷,而超声波检测可以对车轮和制动盘等压装部位的内部进行缺陷检测。高铁车辆的车轴一般会喷涂防锈剂,虽然仍然可以使用磁粉检测但并不方便,因此车轴的无损检测方法通常是目视检测和超声波检测。车轴目视检测需要先观察车轴外表面涂装没有破损(斑点,切口)。若为小的破损,没有外露金属,则可以利用超声波检测对内部进行缺陷检测。若车轴表面出现较宽范围的涂装破损或明显的腐蚀,必须马上更换轮对,且须进行必要的维修措施。

  4、车钩缺陷检测

  车钩是连挂机车和车辆或车辆和车辆之间的关键零部件,其主要作用是传递牵引力及冲击力,并使车辆之间保持一定距离。磁粉检测、超声波检测和射线检测是车钩检修中常用的无损检测方法。其中磁粉检测可以对车钩缓冲器各零部件的表面及近表面缺陷进行诊断,无法对内部缺陷进行检测,有一定的局限性;采用射线检测可以直观显示车钩内部缺陷形貌,且灵敏度较高,且研究表明射线检测能检测出的最小缺陷尺寸要小于超声波检测,因此射线检测适合较小尺寸缺陷的检测;采用超声波检测则可以得到缺陷的深度信息,它适合于车钩材质较厚位置的检测。

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