成都中车四方轨道车辆有限公司 610100
摘要：在轨道行业飞速度发展的今天，车轮滚出幸福的同时，绕不开各种新型的轨道车辆，而对轨道车辆来说，车轴是非常重要的零部件，如果车轴出现故障，将严重影响轨道车辆的运行速度，甚至会危及行车安全。因此，为了保证轨道车辆在出厂时就保持最佳状态，有必要对新制车轴进行无损检测以确定其本身的尺寸和内部金相组织是否处于合格状态。而在超声波检测在新制铁路车轴探伤方面具有准确率高、科学性等优点，且在建国不久后就被引进，故技术相对成熟。
关键词：标准；超声波；车轴
1.车轴检测的必要性
车轴是轨道车辆走行部的关键部件，其质量对行车安全有着直接影响。在车轴制造过程中，钢材冶炼、钢坯轧制、锻造、热处理等工序都将会形成各种宏观缺陷、微观缺陷及不良组织，车轴内部缺陷及不良组织，造成车辆的行车安全。为保证产品质量，国内、国外车轴制造标准均要求在车轴制造过程中及出厂前，对车轴进行超声波探伤检测，以评价新制造车轴制造质量。
在铁路助推国民经济，车轮滚出幸福的同时，绕不开各种新型的轨道车辆，而对轨道车辆来说，车轴是非常重要的零部件，如果车轴出现故障，将严重影响轨道车辆的运行速度，甚至会危及行车安全。因此，为了保证轨道车辆在出厂时就保持最佳状态，有必要对新制车轴进行无损检测以确定其本身的尺寸和内部金相组织是否处于合格状态。而在超声波检测在新制铁路车轴探伤方面具有准确率高、科学性等优点，且在建国不久后就被引进，故技术相对成熟。
2.车轴超声波探伤的探析
2.1 湖东电力机务段对韶山型电力机车车轴超声波探伤的探析
类似于波兰人的背景，机务段在检修韶山型电力机车时车轮是不拆卸的。且电力机车超声探伤的起步较晚。
故小角度探伤，头其实也可以应用在新制车轴内部缺陷的探测上，即可用6°或者9°探头对压装部压痕附近扫查，在这里仅介绍对外压痕线的扫查。
理论上可使用9°探头对外压痕线附近扫查，但由于超声波探测具有沿直线传播的特性，且防尘座向压装过渡时有一定的盲区，故当此处表面有较浅的缺陷时，会产生漏检。为了更好地便于机务段对车轴的不解体探伤，可通过采用纵向直探头、小角度探头和横波斜探头联合探伤来提高段修时的判断准确性。
2.2 成都机车车辆厂对新制车轴的超声波探伤的探析
在当时，用在车轴上的超声波探伤，除在不退轮芯的情况下检测发生在车轴压装座处的裂纹以及在疲劳裂纹外，还从断裂的车轴中发现，车轴内部的晶粒粗大和金相组织不均匀以及车轴内部原材料的缺陷也是引发车轴破断的隐患。
而造成车轴透声性能不良的主要原因有三点。即内部晶粒粗大、金相组织不合格；；车轴的内部缺陷；车轴两端面的粗糙度超标。在这里重点说由透声检测凸显的前两点，也是超声波在新制车轴上可以检测出来的缺陷。
成都机车车辆厂在1990年下半年开始，这种情况尤为突出，最严重时，整炉车轴透声不良，而这些“正常”车轴正火试棒的实验报告显示的指标几乎一切正常。
3.国内外车轴超声波探伤标准对比研
3.1 标准列表
TB/T 1618—2001《机车车辆车轴超声波探伤》，标准中规定了新制机车车辆车轴超声波检验方法和验收规范。
ISO 5948：2018《Railway rolling stock material-Ultrasonic acceptance testing》，标准规定了铁路车辆材料中轮胎、车轮和车轴的超声波测试条件和验收标准。
3.2 测试类型
TB/T 1618—2001《机车车辆车轴超声波探伤》测试类型包括：
车轴轴向透声
车轴轴向探伤
车轴径向探伤
三种测试类型都需要进行。
ISO 5948：2018《Railway rolling stock material-Ultrasonic acceptance testing》车轴测试类型包括：
不连续性探测
超声波渗透性测试
其中超声波渗透性测试可只在买方有要求时进行。除此以外，买方可在订单中就以下细节提出要求：
进行超声波测试的阶段
b.车轴表面条件
c.对于超声波探伤仪器、探头和其它设备的要求
d.参考试块的一些细节
e.扫描的区域和波束扫描的体积
f.验收标准
g.车轴超声波渗透性测试的详情
若以上细节并未被商定，测试人员按标准中规定的一般的测试条件和验收标准进行。
国内标准中对车轴进行轴向透声性检测与国际标准中的超声波轴向渗透性测试类似，波束方向均为轴向。对于车轴探伤测试，国内标准会分别进行车轴轴向探伤和径向探伤；国际标准中是采用对整个车轴长度方向的径向探伤测试。
3.3 人员要求
TB/T 1618—2001《机车车辆车轴超声波探伤》：
检验人员需掌握相关的基础知识，熟悉标准中的规定，同时具有超声波探伤Ⅱ级及以上级别技术资格证书。
ISO 5948：2018《Railway rolling stock material-Ultrasonic acceptance testing》：
检验人员需按照ISO 9712取得相应的资格认证，或取得双方均认可的具有同等效应的资格认证。
3.4 车轴表面条件
TB/T 1618—2001《机车车辆车轴超声波探伤》：
车轴端面表面粗糙度Ra6.3，车轴外圆面表面粗糙度应满足超声波探伤要求。
ISO 5948：2018《Railway rolling stock material-Ultrasonic acceptance testing》：
对于不连续性测试，车轴外表面满足超声波探伤要求即可；如需要进行超声波渗透测试，扫描面需双方进行商定，扫描区域可因车轴类型不同而不同，扫面区域的表面条件需对测试不产生干扰。
国内标准要对车轴端面、外表面分别进行扫面，因此提出相应的表面条件的要求。国际标准中不连续性测试只是对车轴整个长度方向360°的外表面进行扫面，所以对该表面条件提出了要求；对超声波渗透测试的扫描区域也提出了同样的要求，均以对测试不产生干扰为准。
3.5 探伤设备
TB/T 1618—2001《机车车辆车轴超声波探伤》：
探伤仪：符合JB/T 10061的要求
探头类型：2.5P20Z纵波直探头，探头主声束与探头法线夹角不大于1°，声场的声压不应该有明显的双峰，其余性能应满足JB/T 10062
耦合剂：机油、甘油或水
ISO 5948：2018《Railway rolling stock material-Ultrasonic acceptance testing》：
超声波探伤仪：应具有在1兆赫至10兆赫频率下进行测试的最低能力，同时符合标准和技术规范
探头：对于不连续性测试，选用纵波探头，频率2-10MHz，符合使用标准和技术规范；对于超声波渗透性测试，选用纵波探头，频率由技术规范指定。
耦合剂：并未指定具体的耦合剂类型，要求超声脉冲回波仪器的校准和执行的测试使用相同的耦合剂
其它设备：用于识别不符合要求的产品
国内标准中探伤仪按照JB/T 10061《A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件》要求选用，该标准对探伤仪的技术要求、测试方法、检验规则等进行了详细的描述。国际标准中探伤仪要求符合使用标准和技术规范，同时有一个最低能力的要求。对于探头部分，国内外均采用纵波探头，并按照相应的标准和技术规范确定探头的性能指标。
3.6 超声波仪器灵敏度设置
ISO 5948：2018《Railway rolling stock material-Ultrasonic acceptance testing》：
设备灵敏度需要借助参考试块在测试的至少每8个小时校准一次，在测试结束之后也需要再次校准；当测试设备更换或者发现灵敏度发生变化时也需要再次校准。
不连续性测试：灵敏度的设置需要能够正面检测到“死区”以外扫面区域以内的参考反射孔，反射孔的直径由验收标准指定，且不用考虑反射孔与扫描面的距离。
按DGS方法进行评估的车轴：利用DGS图表和底面回波进行灵敏度的设置。
按DAC方法进行评估的实心车轴：利用标准中图A.4的试块进行灵敏度设置。
按DAC方法进行评估的打孔后的空心轴：利用标准中图A.5的试块进行灵敏度设置。
按底面回波高度损失进行评估的车轴：利用图A.4或图A.5中的试块进行灵敏度设置。
（2）超声波渗透性测试：
a.和参考轴进行比较：参考轴第一次底面回波高度设置为满屏的90%。
b.和参考试块进行比较：参考试块应带有指定的平底孔，平底孔的回波高度应设置为指定的屏幕高度。参考试块为标准中图B.1。
国内标准对于灵敏度是采用试块及其平底孔的回波高度占垂直刻度满屏的百分比来设置的。国际标准中不连续性测试与国内标准中方法类似，也是利用试块中的平底孔和锥形孔及回波高度进行灵敏度设置；国际标准中渗透性测试除了可以利用试块外还可以与参考轴进行对比。
参考文献：
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[5] 王宏图，李春来，动车组转向架车轴检测研究，2018年
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