频率范围：0.2～1/0.5～4MHz；
0～1420mm+10%（钢）；
频率范围：0.8～8/2～20MHz。
EDI转向架构架及其组件焊缝超声波无损检测工艺
发表时间：2014-11-01 20:22 作者： 来源： 浏览：
王丽萍 长春轨道客车股份有限公司质量保证部 技师 吉林 长春 130062
摘 要：针对EDI转向架构架及其组件的结构、相关探伤要求并结合操作实践，详细阐述了USM35X数字化超声波探伤仪的性能；采用USM35X数字化超声波探伤仪对EDI转向架构架及其组件焊缝进行无损检测的步骤；缺陷识别原则；缺陷判别准确性的验证等。全文正文共六个部分，构成了EDI转向架构架及其组件焊缝超声波探伤的科学、合理、有效的无损检测工艺。
关键词：数字化超探仪；EDI；转向架构架；焊缝；无损检测
EDI转向架是长客股份公司为澳大利亚生产的转向架，是我国首次向发达国家出口的产品，保质保量向用户交付产品，可使我国具有良好的国际信誉，同时使这次出口成为公司继续向发达国家出口轨道客车产品的良好契机，为此，保证其产品质量经济、政治意义重大。
采用无损检测手段对转向架构架焊缝进行检测以保证焊缝满足质量要求必不可少。长客目前常用的检测焊缝内部缺陷的方法有射线检测和超声波检测，但射线检测成本高、周期长（运输、搬运周期），需要在专用场地完成，具有一定的局限性。而超声波探伤既可以满足EDI转向架的无损检测要求，又具有低成本、无害、设备轻便灵活等特点。因此，超声波检测成为EDI转向架构架焊缝内部缺陷检测的主要手段。
1 EDI转向架构架组成、侧梁、横梁结构及超探要求
（1）构架组成结构及超探要求。构架为单横梁的H形焊接构架，由2个侧梁和1个横梁组成。要求进行超声波探伤的部位是连接侧梁与横梁的对接焊缝如图1所示。
图1 EDI转向架构架组成
（2）构架侧梁结构及超探要求。构架侧梁为钢板焊接的箱体结构，由上盖板、下盖板、弯板、侧立板等构成，钢板厚度不同，焊缝比较复杂。要求对长大焊缝等所有焊缝进行超声波检测如图2、3所示。
（3）侧梁内腔肋板及超探要求。侧梁内腔肋板对侧梁起到加强作用，提高侧梁的强度和刚度。检测要求是对侧梁内腔肋板与侧立板、上盖板之间的焊缝进行超声波探伤。
图2 侧梁立体图（检测1区）
图3 侧梁立体图（检测2区）
（4）构架横梁及超探要求。横梁为较复杂的箱体结构（图4），连接2个侧梁形成完整的构架组成。横梁需要超声波探伤的部位是堵板焊缝如图5所示。
图4 构架组成横梁
图5 横梁堵板结构
2 探伤设备及相关要求
（1）根据构架组成、侧梁、横梁等零部件的结构及超探要求，选择USM35X数字化超探仪来完成超声波检测任务。
超探仪器选用德国KK公司的USM35X超声波探伤仪，具有中文菜单、尺寸小、可靠性高、重量轻，但具有宽大的屏幕显示，锂电池可连续使用14h。鲜艳的色彩可选择适合的背光颜色，以便于不同条件下观察彩色闸门、DAC、TCG曲线，方便识别信息，报警采用红色显示，清晰明确。仪器是完全防尘的，也能够防水。USM35X超声波探伤仪有多种探头和附件可选择，满足焊缝检测的要求。主要技术数据如下。
USM35X超声波探伤仪技术数据：
① 检测范围：最小：0～0.5mm+10%（钢）；
最大：0～9999mm+10%（钢）；
声速：100-1500m/s；
增益：110db，0.5/1/2/6/12db步进调节；
闸门：双闸门，闸门放大功能；
整流：全波，正，负半波，RF；
储存：200组仪器设置或含A扫描数据；
接口：双向RS232；
电源：市电或电池；
尺寸：245ⅹ265ⅹ46mm；
重量：连电池1.6kg。
② 探头：探头选用美国GE公司的MB4S型0°探头、SAC45-4型45°探头、SAC60-4型60°探头、SAC70-4型70°探头。
③ 试块：V2试块；
④ 耦合剂：工业浆糊；
⑤ 表面耦合补偿：+6db；
⑥ 定量灵敏度：ø1.5孔，80%波高。
3 检测系统的校准和复核
检测系统校准应在标准试块上进行，校准中应便探头主声束垂直对准反射面，以获得稳定和最大的反射信号。
3.1 检测前仪器和探头系统测定
使用斜探头系统，检测前测定前沿距离、K值和主声束偏离，调节或复校扫描量程和扫描灵敏度。
使用直探头系统，检测前测定始脉冲宽度、灵敏度余量和分辨力调节或复校扫描量程和扫查灵敏度。
3.2 检测过程申仪器相探头系统的复核
遇有下述情况应对系统进行复核。
(1) 校准后的探头、耦合剂和仪器调节发生改变时；
(2) 检测人员怀疑扫描量程或扫查灵敏度有变化时；
(3) 连续工作4h以上时；
(4) 工作结束时。
3.3 检测结束前仪器和探头系统的复核
（1）每次检测结束前，应对扫描量程进行复核。如果任意一点在扫描线上的偏移超过扫描线读数的10%，则扫描量程应重新调整，并对上一次复核以来所有的检测部位进行复检。
（2）每次检测结束前应对扫描灵敏度进行复核。一般对距离波幅曲线的校核不应少于3点。如曲线上任何一点幅度下降4db则应对上一次复核以来所有的检测部位进行复检；如幅度上升4db，则应对所有的记录信号进行重新评定。
4 EDI转向架构架组成、侧梁、横梁等焊缝超探的具体步骤
4.1 侧梁内腔肋板焊缝超声波检测
在侧梁组对扣盖之前，对侧梁内腔肋板焊缝进行超探。肋板是双“J”形坡口，采用45°、70°探头，分别在肋板两侧的探测面上进行锯齿形扫查。根据回波情况及标准对探测结果进行评级，对探测结果进行记录。
4.2 侧梁焊缝超声波检测
侧梁组焊完成后，对侧梁各个焊缝进行超声波探测。根据侧立板坡口为“J”形坡口的情况，采用45°、60°探头，在侧立板上进行扫查；采用0°探头在下盖板上进行扫查。因各板厚度不同，回波复杂，要仔细识别。根据回波情况及标准对探测结果进行评级，对探测结果进行记录。
4.3 横梁堵板焊缝超声波检测
横梁堵板组焊完成后，对横梁堵板焊缝进行超声波检测。根据堵板板厚16mm，铸件厚度在15～20mm不等，要求完全熔透、背部成型3～5mm的情况，采用45°、60°探头进行扫查。根据回波情况及标准对探测结果进行评级，对探测结果进行记录。
4.4 侧梁与横梁对接焊缝超声波检测
侧梁与横梁组焊完成后，对侧梁与横梁对接焊缝进行超声波检测。根据侧梁与横梁对接板厚分别为12mm（由16mm加工至12mm斜面）16mm（由20mm加工至16mm斜面）、20mm，要求全熔透、背部成型3-5mm的情况，采用45°、60°探头进行扫查。根据回波情况及标准对探测结果进行评级，对探测结果进行记录。
4.5 构架垂向立板焊缝超声波检测
对构架垂向立板和水平板焊缝进行超声波检测，水平板双“J”形坡口，钝边6mm，采用60°探头检测熔深；垂向立板为双“J”形坡口，完全熔透，采用45°、70°探头检测。根据回波情况及标准对探测结果进行评级，对探测结果进行记录。
5 超声波探伤的焊缝回波判别
EDI转向架构架及其组件焊缝超声波探伤回波复杂，缺陷回波与干扰回波混杂，笔者根据工作经验总结出经验型的判别准则，在实施具体操作探伤步骤时可根据这个判别准则细心判别，避免出现误判。
5.1 缺陷回波的判别
（1）平面状缺陷。从不同方向探测，缺陷回波高度显著不同，在垂直于缺陷方向探测，缺陷回波高；在平行于缺陷方向探测，缺陷回波低，甚至无缺陷回波。一般来说裂纹等属于这种缺陷，这类缺陷回波高度较大、波幅宽、会出现多峰。探头平移时，反射波连续出现，波幅有变动；探头转动时，波峰有上下错动现象。
（2）点状缺陷。从不同方向探测，缺陷回波无明显变化。一般包括气孔（单个气孔和密集气孔）和点状夹渣。气孔和点状夹渣的缺陷回波高度低，波形较稳定，从各方向探测，反射波高大致相同，但稍一移动探头就消失。但2者也有所不同，其原因主要是其内含物声阻抗的不同。气孔内含气体，声阻抗小，反射率更高，波形陡直尖锐；而金属夹渣或非金属夹渣的声阻抗大，反射波要低一些，且夹渣面粗糙，波形宽，呈锯齿形；密集气孔为一簇反射波，其波高随气孔的大小而不同，当探头作定点转动时，会出现此起彼落的现象。
（3）咬边。这种缺陷反射波一般出现在1次与2次波的前边。当探头在焊缝两侧探伤时，一般都能发现，在探头移到出现最高反射信号处固定时，适当降低仪器灵敏度。用手指沾耦合剂轻轻敲打焊缝边缘咬边处，观察反射信号是否有明显跳动现象，若信号跳动，则证明是咬边反射信号。
（4）裂纹。一般裂纹的回波高度较大，波幅宽，会出现多峰。探头平移时，反射波连续出现，波幅有变动；探头转动时，波峰有上下错动现象。
（5）未焊透。这种缺陷分布在焊缝底部，两端较钝，有一定长度，属于平面状缺陷。当探头平移时，未焊透反射波波形稳定；从焊缝两侧探伤，均能得到大致相同的反射波幅。
（6）未熔合。当超声波垂直入射到其表面时，回波高度大。但如果探伤方法和折射角选择不当，就有可能漏检。未熔合反射波的恃征是：探头平移时，波形较稳定；两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧探到。
5.2 干扰回波的判别
焊缝超声波探伤中，荧光屏上除了出现缺陷回波以外，还会出现干扰回波，它并非由焊缝中缺陷造成且类型较多。
（1）仪器杂波。在不接探头的情况下，探头灵敏度调节过高时，荧光屏上出现单峰或者多峰的波形。接上探头工作时，此波形在荧光屏上位置固定不变，降低灵敏度后，此波消失。
（2）焊缝表面沟槽引起的反射波。当超声波扫查到多道焊缝表面形成的一道道沟槽时，会引起沟槽反射。这种波一般出现在1，2次波处或稍偏后位置，波形特点为不强烈，迟钝。
（3）焊缝上下错边引起的反射波。板材在加工坡口时，上下加工得不对称或焊接时焊偏会造成上下层焊缝错位。由于焊缝上下焊偏，在一侧探伤时，焊角反射波很像焊缝内缺陷，当移到另一侧探伤时，一次波前没有反射波。
（4）探头下扩散声束在焊缝表面的反射回波。对接焊缝超声波探伤时，探头下扩散声束在焊缝表面的反射回波很容易被误判为缺陷。通过采用不同角度探头进行探伤，即可弄清是否是假缺陷回波。
6 检测结果验证及缺陷处理
超探完成后，根据检测结果和判别的缺陷，对所有发现缺陷的位置进行剖磨，在完全剖开的情况下，进行目视直观检查。必要时，对剖磨面进行磁探或渗透探伤寻找缺陷，避免遗漏缺陷。
7 结束语
（1）通过EDI构架及其组件的批量检测实践验证，此工艺科学、合理、有效，具有良好的可操作性，可充分发挥超声波探伤的作用，保证产品质量。
（2）超声波探伤较其它种类的无损检测具有较多的优点，但事物总有自身的局限性，为弥补超探固有的不足，综合考虑成本，建议采用射线探伤对EDI构架及其组件进行抽样检测，保证产品质量。
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