导读

 

电力机车一直是全路客货运的主型机车。货运机车一般采用箱式轮心，随着走行公里的增长，机车走行部的关键部件车轮轮心不时发生裂损。

 

检查机车轮心的状态，及时发现裂损轮心并处理，是消除机车走行部安全隐患的重要措施，而轮心的可靠性检测是困扰运输安全的难题，是全路机务系统共同关注的项目。

 

1.裂损情况及原因

 

1.1裂损数量

 

铸钢分体车轮，由箱式铸钢轮心和轮箍组成，轮心辐板上沿圆周方向均匀分布12个辐板孔；整体辗钢车轮，由轮毂和辐板组成。

 

整体辗钢车轮裂损很少，箱式铸钢轮心由于使用时间长，很多已超过18年，到达疲劳裂纹发生期，近年来裂损较多。

 

某机务段2003-2013年机车裂损车轮轮心259件。

 

1.2裂损原因分析

 

在轮心检修中，通过磁粉探伤，分析磁痕可知，裂纹包括轮心出厂时遗留铸造缺陷或轮心经补焊出现的焊接裂纹，以及在辐板孔周围的径向裂纹，初步分析后者为铸造裂纹的进一步扩展。

 

箱式铸钢轮心裂损如图1所示。

 

裂纹一般发生在铸钢轮心辐板上和过渡圆处，裂损原因一般为：

 

产生铸造缺陷后违规焊修，在重载和高速运行下金相发生变化，金属产生不连续性裂纹，最后发生疲劳断裂。

 

整体辗钢车轮裂损相对较少，裂损的位置在踏面下，分析其为车轮轧制过程中形成的缺陷，在使用中扩展成为周向片状缺陷。

 

2.裂损检测方法

 

由于轮心是铸钢件，内部气孔、夹杂、砂眼等缺陷较多。

 

在机车中修时，传统的轮心探伤方式是人工除油泥、除漆、除腻子，再使用磁粉探伤。这种探伤方法劳动强度大，除漆剂有毒性，且有时还难以除干净，更严重的是贴近齿轮侧的轮心受空间限制，探伤器无法检测，降低了机车轮心、工艺孔、辐板探伤的可靠性。

 

机车小辅修时的轮心探伤条件更差。如不能保证对轮心全部部位进行探伤检测，容易存在事故隐患。

 

2.1 目视检查

 

目视和锤击检查。

 

目视整个轮心状态，重点检查轮心工艺孔和轮毂过渡圆，发现油漆裂开仔细观察。

 

锤击时听声音，清脆或沉闷声可判断为良好；

 

声音长或带有颤音应重点检查，以确认车轮整体状态是否良好，是否有明显裂纹、缺陷。

 

2.2 探伤检测

 

2.2.1 磁粉探伤

 

采用除漆磁粉探伤，一般在中修或落轮修时进行。轮对经过清洗，确认无油污，可使用整体轮对磁粉探伤机对轮对进行整体磁粉探伤，磁化方式为连续法或旋转磁场磁化法，磁介质为荧光磁粉，在白光照度不大于20lx、紫外光辐照强度大于1000µW/cm²的条件下观察；

 

使用便携式磁粉探伤器进行干法探伤，采用分段磁化、分段探伤方式，在大于500lx的白光照度下观察。

 

2.2.2 整体辗钢车轮超声波探伤

 

整体辗钢车轮辐板无油漆和腻子，可进行超声波探伤。

 

选用K1双向斜探头，将其置于轮心实物对比试块上，保持主声束对准辐板上4mm深、30mm长的人工缺陷，耦合良好，压力均匀。

 

移动探头使人工缺陷反射波达到最高，调节到仪器荧光屏满幅度的80%，在此基础上校准探头、调节探伤灵敏度。

 

在轮心辐板外侧均匀涂上耦合剂，使用调节后的灵敏度进行探伤检测。

 

以圆周方向作锯齿形移动，并左右摆动一定角度。

 

用一次波检查轮心内侧表面，用二次波检查轮心外侧表面，使超声波声束相互覆盖10%，探头速度不得大于50mm/s。

 

探伤操作原则是使荧光屏波形稳定，如发现异常波形，进行定位、定量。

 

轮心辐板扫查完毕后，将探头放置在轮心工艺孔边缘，沿周向移动，对工艺孔四周进行探伤检测。

 

2.2.3 脉冲涡流探伤

 

脉冲涡流是近年兴起的新型探伤方法，其基本原理是法拉第电磁感应定律。

 

脉冲涡流的激励电流为一个重复的宽带脉冲，通常为具有一定占空比的方波。

 

激励线圈中的脉冲电流感生出一个快速衰减的脉冲磁场，变化的磁场在导体试件中感应出瞬时涡流，即脉冲涡流。此脉冲涡流向导体试件内部传播，又会感应出一个快速衰减的涡流磁场。

 

随着涡流磁场的衰减，检测线圈上就会感应出随时间变化的电压。

 

脉冲涡流能检测表面下有一定深度的缺陷，排除铸钢轮心表面凸凹不平的干扰，直接读取代表裂纹深度的电压峰值、峰值时间和过零时间，来确定轮心裂纹的位置、长度和深度，用标准试块4 mm当量，作为探伤灵敏度。

 

因为机车齿轮箱易漏油，导致轮心油泥较厚，需除掉油泥才能对轮心探伤，大大增加了小辅修作业时间和作业量。齿端内侧的油泥也很厚，小辅修不除油泥则无法对齿端内侧轮心探伤。齿端内侧轮心是危险缺陷的起源，是重点探伤的部位。

 

同时若移动机车，对轮心探伤不安全，而漏在外面的轮心部位太少，尤其是齿端内侧缝隙太小，探头较难伸进，为此采用加长杆涡流传感器检测轮心内侧和外侧，以保障大裂纹不漏检。用铲刀清理干净轮心过渡圆部位和工艺孔周围的油泥，以免油泥影响涡流探头，重点检测疲劳裂纹发生区域。

 

如果仪器连续报警超过50mm，要查看是否有确认波形存在，若确认波形明显，就要动车，再用其他方法进行综合检查确认。

 

探伤时探头面应平行于被测轮心表面，以小于150mm/s的速度均匀扫查。

 

当仪器发现有较长的区域连续报警提示，应及时分析波形，微移探头，以找到最大确认波。

 

探头在连续报警区域分别进行横向、纵向交叉检测，如果波形均符合裂纹的波形特征，即可判断为裂纹。

 

确定缺陷性质、范围、走向，并判断是疲劳裂纹还是材质缺陷，经除漆磁粉探伤或其他方法核查缺陷的性质。

 

3.裂损检查时机和过程

 

1）对于运用机车，由乘务员在接车和站停时重点检查轮心。采取目视检查和锤击检查，对机车提示的重点轮心必须逐个检查，确认轮心辐板、工艺孔周围、轮毂到辐板过渡圆无裂纹。

 

2）机车入库后，由整备检查员对轮心进行目视检查和锤击检查，检查轮心辐板内外侧、工艺孔周围、轮毂到辐板过渡圆是否有裂纹，确认轮心状态良好。

 

3）对于修程机车，由检修人员和探伤人员检查，复检和交车时由接车人员、验交人员检查轮心。

 

4.裂损发现及预警机制

 

1）建立轮对台账，对轮心使用年限定期统计分类。

 

对超过18年的轮对轮心，由专业工程师亲自检查，纳入重点跟踪范围。

 

在机车上张贴提示卡，提示卡上明示位置，以便重点检查，对使用超过18年的轮心，在轮对入厂大修时予以更换。

 

2）机车小修及中修时，对轮心进行探伤检测。

 

中修机车轮心必须采用磁粉探伤和涡流检测，使用整体轮对磁粉探伤机或马蹄型磁粉探伤器检查长毂轮心外侧面、短毂轮心内外侧面；

 

小修机车执行涡流检测，并做好探伤记录。

 

3）检修车间要做好轮心检查台账，按范围和工艺检查重点跟踪的轮心，设专薄登记检查检修情况。

 

4）机车运行期间，乘务员应严密监听走行部声音，有异音、异状时，要求停车检查，若确认有问题应及时反馈，对出库机车，利用机车停车时机，对轮心进行重点锤击和外观目测检查。

 

检查轮心辐板、工艺孔周围、吊装孔周围、轮毂到辐板过渡圆处、车轴压装孔处、注油孔处是否有裂纹。

 

5）整备车间重点检查运用机车轮对轮心，建立专门的记名检查台账，检查入库机车车轮。