T∕CSTM 00208-2020 無(wú)損檢測(cè) 車(chē)輪超聲檢測(cè)方法

無(wú)損檢測(cè)車(chē)輪超聲檢測(cè)方法Non-destructivetesting--UltrasonictestingmethodforwheelI前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14方法概要 25安全要求 56人員要求 57檢測(cè)設(shè)備 58檢測(cè)過(guò)程 79檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià) 810檢測(cè)記錄與報(bào)告 8附錄A(規(guī)范性附錄)TCG曲線制作 附錄B(資料性附錄)車(chē)輛車(chē)輪超聲檢測(cè)對(duì)比試樣輪及參數(shù)(以CRH1-M型為例) 附錄C(資料性附錄)本標(biāo)準(zhǔn)起草單位和主要起草人 本部分參照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請(qǐng)注意本標(biāo)準(zhǔn)的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專(zhuān)利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域委員會(huì)(CSTM/FC94)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域委員會(huì)(CSTM/FC94)歸口。1無(wú)損檢測(cè)車(chē)輪超聲檢測(cè)方法本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了軌道交通車(chē)輛車(chē)輪的輪輞(或輪箍)、輪緣、輪輻部位超聲自動(dòng)檢測(cè)方式。件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T9445《無(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證》GB/T12604.1《無(wú)損檢測(cè)術(shù)語(yǔ)超聲檢測(cè)》GB/T27664.1《無(wú)損檢測(cè)超聲檢測(cè)設(shè)備的性能與檢驗(yàn)第1部分：儀器》GB/T27664.2《無(wú)損檢測(cè)超聲檢測(cè)設(shè)備的性能與檢驗(yàn)第2部分：探頭》GB/T32563《無(wú)損檢測(cè)超聲檢測(cè)相控陣超聲檢測(cè)方法》對(duì)比試樣輪(實(shí)物試塊)ReferenceWheel2金屬材料在冶煉和澆注的過(guò)程中產(chǎn)生的冶煉缺陷，如偏析、非金屬夾雜、氣孔、縮孔和裂紋等。4方法概要4.1檢測(cè)原理根據(jù)不同的檢測(cè)要求，選擇不同規(guī)格和數(shù)量的相控陣探頭或常規(guī)探頭組合成探頭組件，通過(guò)探頭組件定位機(jī)構(gòu)將其定位于被檢測(cè)車(chē)輪接觸面。檢測(cè)時(shí)，探頭組件內(nèi)置的耦合裝置開(kāi)始工作，轉(zhuǎn)輪裝置沿同一方向驅(qū)動(dòng)被檢車(chē)輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1所示。車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，超聲檢測(cè)單元按照一定的時(shí)間間隔發(fā)射和接收超聲波，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輪不同部位、不同類(lèi)型缺陷的超聲檢測(cè)。車(chē)輪各區(qū)域形狀及缺陷特征不同，適用的探頭和檢測(cè)方法及要求不同，詳見(jiàn)列表1及對(duì)應(yīng)的示意圖2-圖6。1——被檢車(chē)輪；2——探頭組件；3——轉(zhuǎn)輪裝置；4——轉(zhuǎn)輪方向。圖1工作原理圖3表1車(chē)輪各區(qū)域檢測(cè)方法陷類(lèi)型輪輞/輪箍?jī)?nèi)部缺陷a)如圖2所示，采用縱波雙晶探頭(近表面檢測(cè)盲區(qū)應(yīng)≤5mm),面下5mm～35mm為重點(diǎn)探測(cè)區(qū)域),檢測(cè)輪輞區(qū)域軸向內(nèi)部缺陷以及踏面近表面缺陷；b)如圖3所示，采用縱波雙晶探頭，以輪輞內(nèi)側(cè)面為接觸面，檢測(cè)輪輞缺陷(重點(diǎn)覆蓋踏面下35mm以內(nèi)區(qū)域)。輪緣頂部缺陷a)如圖4所示，采用橫波單晶斜探頭，以輪輞內(nèi)側(cè)面接觸面，檢測(cè)輪緣頂部區(qū)域軸向輪緣根部缺陷a)如圖4所示，采用橫波單晶斜探頭，以輪輞內(nèi)側(cè)面接觸面，檢測(cè)輪緣根部區(qū)域周向輪輻周向缺陷如圖6所示，采用兩個(gè)相控陣探頭，以踏面為接觸面，采用PC模式檢測(cè)輪輻區(qū)域周向缺陷。輪輻徑向缺陷如圖6所示，采用單個(gè)相控陣探頭橫波斜入射，以踏面為接觸輻區(qū)域徑向缺陷。輪輻斜向缺陷如圖6所示，采用單個(gè)相控陣探頭縱波斜入射，以踏面為接觸輻區(qū)域斜向缺陷。a)各雙晶探頭應(yīng)制作TCG曲線。(曲線制作方法參照附錄A);b)檢測(cè)類(lèi)型包括多種檢測(cè)方法的情況，可根據(jù)實(shí)現(xiàn)情況選用一種或多種檢測(cè)方法。圖2輪輞/輪箍?jī)?nèi)部缺陷檢測(cè)示意圖1圖3輪輞/輪箍?jī)?nèi)部缺陷檢測(cè)示意圖24圖4輪緣頂部、根部缺陷檢測(cè)示意圖1圖5輪緣頂部、根部缺陷檢測(cè)示意圖2圖6輪輻區(qū)域周向、徑向、斜向缺陷檢測(cè)示意圖4.2優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)：a)檢測(cè)區(qū)域覆蓋全；b)檢測(cè)缺陷類(lèi)型全；c)檢測(cè)結(jié)果重復(fù)穩(wěn)定性好；d)檢測(cè)效率高；e)操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高。4.3局限性檢測(cè)方法的局限性：a)對(duì)于輻板區(qū)域內(nèi)缺陷，只限于超聲波一次聲程覆蓋范圍；b)對(duì)操作人員經(jīng)驗(yàn)要求較高。4.4應(yīng)用54.4.1檢測(cè)時(shí)機(jī)軌道交通車(chē)輪運(yùn)用過(guò)程中的超聲檢測(cè)。4.4.2主要用途檢測(cè)方法的主要用途：a)檢測(cè)車(chē)輪材質(zhì)缺陷；b)檢測(cè)車(chē)輪在役過(guò)程中產(chǎn)生的疲勞缺陷。4.5影響因素影響檢測(cè)方法的相關(guān)因素：a)檢測(cè)時(shí)耦合狀態(tài)；b)振動(dòng)、潮濕、粉塵場(chǎng)所，避免強(qiáng)電磁干擾；c)電源接地、供電質(zhì)量；d)工作環(huán)境溫度。5安全要求5.1本章未列出進(jìn)行檢測(cè)時(shí)所有的安全要求，使用本標(biāo)準(zhǔn)的用戶應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景建立相應(yīng)的安全準(zhǔn)則。5.2檢測(cè)過(guò)程中的安全要求至少包括如下要素：a)檢測(cè)人員應(yīng)遵守勞動(dòng)安全防護(hù)規(guī)定，穿戴防護(hù)服與裝備；b)檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)做好被檢車(chē)輛、輪對(duì)的防溜設(shè)置；c)電力車(chē)輛被檢前應(yīng)降弓斷電并接地；d)檢測(cè)設(shè)備應(yīng)具有可靠的保護(hù)裝置、保險(xiǎn)措施、警示標(biāo)識(shí)；e)檢測(cè)設(shè)備使用的電源，應(yīng)與大型機(jī)械、動(dòng)力電源線分開(kāi)并單獨(dú)接線。6人員要求6.1本章未列出所有的人員要求，使用本標(biāo)準(zhǔn)的用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況建立相應(yīng)的人員準(zhǔn)則。6.2檢測(cè)人員要求至少包括如下要求：a)檢測(cè)人員應(yīng)符合GB/T9445標(biāo)準(zhǔn)要求，取得軌道交通行業(yè)認(rèn)可的，超聲檢測(cè)相關(guān)工業(yè)門(mén)類(lèi)的Ⅱ級(jí)或以上級(jí)別的資格證書(shū)，并經(jīng)使用單位或其代理進(jìn)行過(guò)專(zhuān)業(yè)操作培訓(xùn)；b)檢測(cè)人員應(yīng)熟悉被檢測(cè)對(duì)象的制造、加工、組裝工藝狀態(tài)，包括熱處理狀態(tài)或其它；c)檢測(cè)人員應(yīng)掌握鍛件、鑄件超聲檢測(cè)知識(shí)與檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)檢測(cè)原理也具有清晰的理解和認(rèn)知；d)檢測(cè)人員應(yīng)掌握檢測(cè)設(shè)備的使用、測(cè)試、保養(yǎng)要求及性能特點(diǎn)；e)檢測(cè)人員應(yīng)熟知車(chē)輪裝車(chē)狀態(tài)下各零、部件易產(chǎn)生裂紋的部位，并能熟練、規(guī)范地按工藝及作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行檢測(cè)作業(yè)；f)檢測(cè)人員應(yīng)熟悉有關(guān)勞動(dòng)安全防護(hù)規(guī)定。7檢測(cè)設(shè)備7.1設(shè)備組成設(shè)備由超聲檢測(cè)單元、探頭、探頭載體、頂轉(zhuǎn)輪機(jī)構(gòu)及對(duì)比試樣輪組成。67.2設(shè)備功能檢測(cè)設(shè)備至少應(yīng)包括如下功能：a)具備自動(dòng)和手動(dòng)控制檢測(cè)工作模式；c)具備檢測(cè)結(jié)果存儲(chǔ)、查詢、統(tǒng)計(jì)、對(duì)比、打?。籨)具備自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告功能。7.3設(shè)備技術(shù)指標(biāo)7.3.1檢測(cè)系統(tǒng)信噪比檢測(cè)系統(tǒng)信噪比指標(biāo)要求如下：a)輪輞/輪箍部位：Φ3mm深度當(dāng)量橫孔≥20dB;b)輪輻部位：15mm×3mm人工刻槽≥12dB;c)輪緣部位：10mm×3mm人工刻槽≥12dB。7.3.2重復(fù)檢測(cè)穩(wěn)定性以對(duì)比試樣輪為檢測(cè)對(duì)象，將基準(zhǔn)缺陷檢測(cè)波幅調(diào)整至50%～70%,連續(xù)檢測(cè)10次，各基準(zhǔn)缺陷極差值≤3dB。7.3.3定位精度定位精度要求如下：a)以踏面為檢測(cè)接觸面：軸向定位精度以平均值為中心值，允差±1mm;周向定位精度以平均值為中心值，允差±25'。b)以輪輞內(nèi)側(cè)面為檢測(cè)接觸面：徑向定位精度以平均值為中心值，允差±1mm。7.4超聲檢測(cè)單元7.4.1技術(shù)性能主要技術(shù)性能要求如下：a)增益或衰減器控制總量：≥80dB;b)衰減器誤差：0.5MHz～15MHz工作頻率范圍內(nèi)，每12dB的工作誤差≤1dB;c)垂直線性誤差：≤5%;d)動(dòng)態(tài)范圍：≥26dB。7.4.2性能測(cè)試方法7.5探頭7.5.1常規(guī)超聲探頭常規(guī)超聲探頭技術(shù)性能要求如下：7d)雙晶探頭分辨力：≥26dB;a)中心頻率：f±10%(f.為探頭標(biāo)稱中心頻率);b)晶元間耦合串?dāng)_：相鄰陣元間≤-30dB;c)晶元靈敏度偏差：均值±3dB。參照GB/T27664.2和JB/8a)檢測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)報(bào)警指示時(shí)，應(yīng)對(duì)該車(chē)輪復(fù)核檢測(cè)，排除異常導(dǎo)致的報(bào)警；b)當(dāng)缺陷的反射面比入射聲束截面小時(shí)，采用當(dāng)量法判定缺陷的當(dāng)量大小。具體方法如下：將被檢車(chē)輪中自然缺陷回波與對(duì)比試樣輪人工缺陷回波進(jìn)行比較，當(dāng)同聲程處的自然缺陷回波與某人工缺陷回波高度相等時(shí)，該人工缺陷的尺寸為自然缺陷的當(dāng)量大小，按公式(1)計(jì)算，如人工缺陷和自然缺陷聲程不同，可采用聲程相近的兩個(gè)人工缺陷，用插值法確定缺陷當(dāng)量大小，并按公式(2)△——缺陷當(dāng)量大小(單位dB);H——自然缺陷回波幅度；H——人工缺陷回波幅度。△——缺陷當(dāng)量大小(單位dB);H——自然缺陷回波幅度；D?——自然缺陷聲程。V?——小于自然缺陷聲程的人工缺陷回波幅度V?——大于自然缺陷聲程的人工缺陷回波幅度D——小于自然缺陷聲程的人工缺陷聲程D?——大于自然缺陷聲程的人工缺陷聲程c)當(dāng)缺陷的反射面比入射聲束截面大時(shí)，采用-6dB法測(cè)量缺陷的延伸度。具體方法如下：移動(dòng)探頭找到缺陷的最大反射波(不能達(dá)到飽和)然后沿缺陷掃查方向移動(dòng)探頭，當(dāng)缺陷波高降低一半時(shí)(6dB),探頭中心線之間距離為缺陷延伸度。8.4完工后系統(tǒng)校驗(yàn)各人工缺陷應(yīng)被正常檢出，且波幅≥40%,否則該班次所有檢測(cè)失效。9檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)處理方法如下：a)被檢車(chē)輪不允許存在任何疲勞缺陷，對(duì)于存在疲勞缺陷且無(wú)法消除的，被檢車(chē)輪判廢；b)被檢車(chē)輪不允許存在大于或等于對(duì)比試樣輪中輪輞/輪箍、輪緣、輻板區(qū)域人工缺陷當(dāng)量大小的材質(zhì)缺陷；c)被檢車(chē)輪允許存在小于對(duì)比試樣輪中輪輞/輪箍、輪緣、輻板區(qū)域人工缺陷當(dāng)量大小的材質(zhì)缺陷，缺陷當(dāng)量大于等于對(duì)比試樣輪中人工缺陷當(dāng)量-3dB的材質(zhì)缺陷，應(yīng)跟蹤觀察。10檢測(cè)記錄與報(bào)告10.1檢測(cè)記錄9檢測(cè)記錄要求如下：a)應(yīng)按檢測(cè)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)或工藝卡片的要求記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)和有關(guān)信息。除此之外，還應(yīng)至少包括檢測(cè)報(bào)告中的內(nèi)容；所有記錄的保存應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和(或)合同的要求。b)輪輞輪輻檢測(cè)系統(tǒng)中的原始檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)定期進(jìn)行備份，保存期為車(chē)輪壽命期。c)打印及填寫(xiě)的記錄表應(yīng)統(tǒng)一保管，保存期為車(chē)輪壽命期。10.2檢測(cè)報(bào)告檢測(cè)報(bào)告應(yīng)至少包括如下內(nèi)容：a)檢測(cè)日期；b)檢測(cè)地點(diǎn)；c)檢測(cè)人員；d)報(bào)告編號(hào)；e)檢測(cè)單位；f)檢測(cè)設(shè)備型號(hào)；g)檢測(cè)設(shè)備編號(hào)；h)被檢工件型號(hào)；i)被檢工件編號(hào)(編號(hào)應(yīng)唯一);j)走行公里數(shù)；k)檢測(cè)結(jié)論；1)檢測(cè)人員、質(zhì)檢人員等相關(guān)人員簽字。(規(guī)范性附錄)TCG曲線制作A.1TCG(時(shí)間校正增益)曲線示意圖A.1.1TCG曲線由檢驗(yàn)人員根據(jù)所使用的檢測(cè)系統(tǒng)制作。使用前應(yīng)對(duì)TCG曲線進(jìn)行校驗(yàn)。A.1.2徑向探測(cè)TCG曲線制作時(shí)，使用雙晶探頭，選用對(duì)比試樣輪不同深度、當(dāng)量相同的橫孔人工缺陷，根據(jù)不同深度橫孔人工缺陷的測(cè)試分貝值繪制。A.1.3車(chē)輪徑向探測(cè)TCG曲線繪制車(chē)輪探測(cè)曲線繪制：將探頭置于對(duì)比試樣輪探測(cè)面上檢測(cè)，找到埋藏深度最淺的橫孔反射波，調(diào)整儀器使反射波高為滿刻度的80%,記錄dB值，然后依次探測(cè)并記錄其他不同深度橫孔反射波高為滿刻度80%時(shí)的dB值和深度值。將所標(biāo)記的各點(diǎn)連成圓滑曲線，并延伸到整個(gè)探測(cè)范圍，該曲線即為探頭探測(cè)車(chē)輪(輪輞)橫孔實(shí)測(cè)TCG曲線，如圖A.1所示。圖A.1TCG曲線圖(資料性附錄)車(chē)輛車(chē)輪超聲檢測(cè)用對(duì)比試樣輪要求及參數(shù)(以CRH1-M型為例)B.1對(duì)比試樣輪用于軌道交通車(chē)輪輪輞輪輻超聲檢測(cè)設(shè)備性能測(cè)試。B.2對(duì)比試樣輪可按對(duì)應(yīng)輪型進(jìn)行踏面外形修形。B.3對(duì)比試樣輪外表面應(yīng)完好無(wú)損傷，無(wú)銹蝕、無(wú)油污，輪對(duì)外表面不得有飛邊、毛刺。B.4對(duì)比試樣輪表面粗糙度≤Ra12.5。B.5對(duì)比試樣輪采用與實(shí)際車(chē)輪材質(zhì)或聲學(xué)特性(聲速、衰減系數(shù))相同或相近的材料制作。B.6CRH1-M型對(duì)比試樣輪人工缺陷的分布圖和缺陷列表如圖B.1和表B.1所示。其它車(chē)型的車(chē)輪實(shí)物試塊的人工缺陷參照?qǐng)?zhí)行。圖B.1CRH1-M型對(duì)比試樣輪人工缺陷分布示意圖表B.1CRH1-M對(duì)比試樣輪人工缺陷列表角度缺陷大小123內(nèi)側(cè)周向刻槽420×(3±0.1)5內(nèi)側(cè)周向刻槽20×(3±0.1)6789內(nèi)側(cè)徑向刻槽20×(3±0.1)內(nèi)側(cè)周向刻槽20×(3±0.1)(資料性附錄)本標(biāo)準(zhǔn)起草單位和主要起草人本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：北京新聯(lián)鐵集團(tuán)股份有限公司。參編單位：中