西安無損檢測(cè)解決方案:在役輪軸鍛件的超聲波檢測(cè)
時(shí)間：2023-02-25 作者 ：西安特安檢測(cè)
眾所周知，輪軸，尤其是驅(qū)動(dòng)輪軸，對(duì)于成套設(shè)備，機(jī)車車輛的安全運(yùn)轉(zhuǎn)是重要的。
輪軸的完整性對(duì)確保安全運(yùn)轉(zhuǎn)，保證生命財(cái)產(chǎn)安全是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。
但是在日常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于在役輪軸不僅要承受垂直、縱向和橫向復(fù)合載荷，同時(shí)又受到彎曲及旋轉(zhuǎn)應(yīng)力的作用，再加上空氣的氧化，因此在役輪軸類工件中產(chǎn)生的最常見的缺陷就是疲勞裂紋。
針對(duì)此類內(nèi)部缺陷推薦采用超聲波檢測(cè)的方法，但是在實(shí)際的在役檢查工作中，輪軸往往都是不能拆卸或者只能局部拆卸，或是不能完全露出檢測(cè)面等的情況。同時(shí)鋼鍛件的超聲波檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)里常見使用的探頭為直探頭和35°-70°的橫波斜探頭對(duì)鋼鍛件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)，然后依照缺陷的當(dāng)量大小、長(zhǎng)度以及面積進(jìn)行等級(jí)劃分。由于這些特殊性，超聲波檢測(cè)的難度加大，甚至無法充分滿足一些超聲波標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)要求。
那該如何解決這個(gè)問題呢？如何在這樣受限條件下進(jìn)行無損檢測(cè)呢？針對(duì)此種特殊情況，SGS無損檢測(cè)團(tuán)隊(duì)專家團(tuán)隊(duì)根據(jù)多年對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的鉆研和實(shí)際案例的探索，將介紹如何在不完全拆卸輪軸的情況下，在輪軸兩端檢測(cè)面完成對(duì)在役輪軸進(jìn)行超聲波檢測(cè)的工藝。
1. 檢測(cè)人員
超聲檢測(cè)人員應(yīng)依照標(biāo)準(zhǔn)要求取得超聲檢測(cè)Ⅱ級(jí)或以上資格，應(yīng)在檢測(cè)前熟悉輪軸的材料、幾何尺寸、受力狀態(tài)、輪軸使用年限、是否有補(bǔ)焊維修史等相應(yīng)的基本知識(shí)。
2. 檢測(cè)儀器
超聲波檢測(cè)儀器，探頭及檢測(cè)儀器和探頭的組合性能應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，如NB/T47013.3, JB/T10061的要求。
3. 探頭
縱波直探頭的直徑推薦14mm~30mm，探頭標(biāo)稱頻率在2MHz~5MHz；
縱波小角度探頭晶片直徑10~25mm，探頭標(biāo)稱頻率在2MHz~5MHz；
■ 如果輪軸的直徑?jīng)]有變化，縱波小角度探頭的角度建議選擇下面表1推薦的角度選擇縱波小角度探頭。
■ 如果輪軸的直徑是變化的，縱波小角度探頭的角度選擇建議采用下圖1公式計(jì)算選擇合適的探頭角度。
d - 輪軸斷面直徑；
D - 需要檢測(cè)的裂紋處斷面直徑；
L1 - 輪軸斷面至裂紋水平距離；
β1 - 探裂紋區(qū)最佳角度。
4. 對(duì)比試塊
4.1 縱波直探頭可采用如CS系列的平底孔試塊。
4.2 縱波小角度探頭可采用以下三種方法做對(duì)比試塊。
1）依照輪軸的圖紙1:1加工試塊和加上人工缺陷，用相同級(jí)別或相近的材料通過加工制作對(duì)比試塊，模擬裂紋的源頭的位置用線切割或鋸槽的方法模擬裂紋。
2）用現(xiàn)有同型號(hào)備件制作對(duì)比試塊和加上人工缺陷，用完全一樣的實(shí)物做試塊的好處是統(tǒng)一材料，同一狀態(tài)，模擬裂紋的源頭的位置用線切割或鋸槽的方法模擬裂紋。
3）用有真實(shí)裂紋的實(shí)物制作對(duì)比試塊，這是最好的情況，因?yàn)槿斯と毕轃o法100%模擬真實(shí)的裂紋情況。
如果沒有任何對(duì)比試塊可以使用時(shí)，那只能用被檢輪軸上的本體結(jié)構(gòu)來調(diào)校超聲波儀器，例如輪軸的端頭，已知的開槽孔、臺(tái)階等有回波的位置，用作對(duì)比和調(diào)校靈敏度。
下面圖2是一種加工的縱波小角度探頭對(duì)比試塊可作為參照。
注：H 表示對(duì)比試塊的長(zhǎng)度，一般選擇和輪軸同樣長(zhǎng)度。
r 表示對(duì)比試塊的半徑，一般選擇和輪軸同樣半徑。
L 表示人工切槽的長(zhǎng)度（mm） b表示人工切槽的深度(mm)
5. 檢測(cè)靈敏度
5.1 縱波直探頭檢測(cè)時(shí)，使用平底孔試塊，根據(jù)檢測(cè)范圍依照制作一組不同深度平底孔的距離波幅曲線，以此作為基準(zhǔn)靈敏度。曲線至少包括3個(gè)點(diǎn)，且最后一個(gè)點(diǎn)的范圍需覆蓋輪軸的檢測(cè)長(zhǎng)度。
5.2 縱波小角度探頭檢測(cè)時(shí)，使用縱波小角度探頭在試塊的斷面進(jìn)行檢測(cè)，依照找到不同深度的人工鋸槽缺陷制造距離波幅缺陷，以此作為基準(zhǔn)靈敏度。
5.3 掃查靈敏度需在基準(zhǔn)靈敏度基礎(chǔ)上提高6dB。
6. 檢測(cè)程序
6.1 在輪軸的兩個(gè)端面進(jìn)行100%的縱波直探頭和縱波小角度探頭的掃查。在可接觸的空間位置也可以在輪軸的圓周面上使用直探頭和橫波斜探頭（如45°）進(jìn)行檢測(cè)。端面應(yīng)無影響的氧化皮，污物，油漆及凹坑缺陷等。
6.2 探頭的移動(dòng)速度一定要盡量慢速，掃描速度不宜超過50mm/s。遇到有可疑回波時(shí)需慎重的重新調(diào)校儀器進(jìn)行對(duì)比，可在同一輪軸斷面的不同位置進(jìn)行對(duì)比，也可與試塊上同一位置進(jìn)行對(duì)比，反復(fù)確認(rèn)可疑回波。
7. 檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量評(píng)定
7.1 直探頭的檢測(cè)結(jié)果可對(duì)照使用的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)依照缺陷的當(dāng)量大小、長(zhǎng)度、面積進(jìn)行分級(jí)評(píng)定。當(dāng)檢測(cè)人員判定缺陷的反射信號(hào)為白點(diǎn)，裂紋等危險(xiǎn)性質(zhì)時(shí)，應(yīng)評(píng)定不合格。
7.2 縱波小角度探頭的檢測(cè)結(jié)果評(píng)定，如在輪軸的側(cè)面發(fā)現(xiàn)缺陷信號(hào)高于對(duì)比試塊切槽的回波的缺陷反射時(shí)，應(yīng)判定不合格。如缺陷信號(hào)低于對(duì)比試塊切槽的回波，但回波判定為白點(diǎn)，裂紋等危險(xiǎn)性質(zhì)時(shí)，應(yīng)評(píng)定不合格。如有懷疑，需要時(shí)可拆卸或局部拆卸，對(duì)目視或其他無視檢測(cè)方法再進(jìn)行驗(yàn)證檢測(cè)結(jié)果。
7.3 對(duì)于底波降低量超過50%以上的情況，需要注意分析。如果在始波到第一次回波之間沒有明顯缺陷回波，而底波降低＞6dB的話，可以考慮一下是否由于偏析、疏松或粗晶引起的聲波散射衰減引起的。
8. 檢測(cè)記錄
8.1 除非特別說明, 否則對(duì)于所有不滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定底波降低或缺陷回波顯示,都必須記錄,檢測(cè)記錄上必須指明缺陷位置(如:用照片顯示缺陷位置)。
8.2 記錄中要反映出缺陷的類型,形狀,大小和位置等,對(duì)于不能準(zhǔn)確反映缺陷的應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)文字的描述。
8.3 所有的記錄缺陷要嚴(yán)格按照評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的等級(jí)要求進(jìn)行評(píng)定，如果不合格，必須在工件上做出明顯標(biāo)識(shí)，并且把缺陷的相關(guān)參數(shù)標(biāo)注在旁邊（比如說缺陷的深度，缺陷的長(zhǎng)度等），以便于客戶能夠準(zhǔn)確對(duì)缺陷進(jìn)行定位，方便后面的處理工序。
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