CN102735755B - 一种机车连杆疲劳裂纹超声表面波检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机车连杆疲劳裂纹超声表面波检测方法，将超声表面波探头置于在连杆实物试块上对其人工缺陷进行测试，超声波检测仪接收表面波的反射回波信号，在超声波检测仪的显示屏上显示反射回波信号，对超声波检测仪和超声表面波探头进行水平测距标定和反射回波波幅的起始灵敏度标定；(1)、将连杆筋的两侧表面进行清理和打平，把超声表面波探头置于连杆筋的侧表面并前后移动，当表面波的反射回波波幅大于起始灵敏度标定6dB，判定为有连杆裂纹缺陷波，连杆该位置具有裂纹。本发明不需将连杆从机车上拆下，即可对连杆疲劳裂纹进行检测，不仅检测成本低、效率高，能够对机车连杆早期疲劳裂纹进行有效检测，能够更可靠的保证机车的运行安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种机车连杆疲劳裂纹超声表面波检测方法，属于连杆无损检测技术领域。
背景技术
随着我国铁路的大面积提速，机车运行速度和载重都得到了很大的提高，有效的解决了铁路运输问题。但随着机车运行速度和载重量的提高，机车牵引力也要随之大大加大，作为机车内能量传递单元的关键零部件，柴油机机体内的连杆在其运转过程中，由于受到高频的交变的拉力和压力的作用，容易在其杆身应力集中部位产生疲劳裂纹。而存在于连杆表面的疲劳裂纹若不及时发现、检测出，极易发生连杆断裂导致机破事故，将严重影响到铁路运输安全。
目前，对连杆表面疲劳裂纹的检测主要先将连杆从机车拆卸，连杆清洗后进行表面磁粉检测。但机车连杆所处的位置及结构比较复杂，拆卸及安装过程都十分复杂，不仅劳动强度大，而且检测效率低。而采用拆卸后的连杆进行检测方法，机车运行率大大降低，必将严重影响到铁路正常运输。而目前常规的表面无损检测有渗透检测、涡流检测横波检测等方法，渗透检测也需要必须是将连杆从机车上拆下后才能进行检测，现场可操作性差，检测效率更低。而涡流检测理论上虽然可以满足能在机车上对连杆进行检测，为不解体检测，但连杆所处环境及表面状况，导致涡流检测提离效应十分明显，对缺陷信号很难辨认，无法保证检测的准确率。而常规横波检测则由于连杆在机车中所处位置特殊及其形状结构限制，探头没有足够的移动范围，超声波声束不能覆盖连杆全部探伤区域，容易造成漏探，现场可行性差。因而，正确、及时、有效、低成本的对连杆表面疲劳裂纹进行安全检测，是保证铁道机车及铁路运输安全的重要一环。
发明内容
本发明的目的是提供一种在对连杆疲劳裂纹进行检测时，不需要将连杆从机车上拆下，检测成本低，能提高检测效率和检出率的一种机车连杆疲劳裂纹超声表面波检测方法。
本发明为达到上述目的技术方案是：(1)、将超声表面波探头置于连杆实物试块上，并前后移动超声表面波探头，对连杆实物试块上的人工缺陷进行测试，与超声表面波探头连接的超声波检测仪接收表面波的反射回波信号，在超声波检测仪的显示屏上显示反射回波信号，并对超声波检测仪和超声表面波探头进行水平测距标定和反射回波波幅的起始灵敏度标定；
(2)、将连杆筋的两侧表面进行清理和打平，超声表面波探头置于连杆筋的侧表面上并前后移动，超声表面波探头的表面波入射至连杆筋的侧表面，当表面波的反射回波波幅大于起始灵敏度6dB时，判定为有连杆裂纹缺陷波，连杆该位置具有裂纹。
本发明用超声表面波探头先对连杆实物试块上的人工缺陷进行测试，对超声波检测仪和超声表面波探头和反射回波波幅的起始灵敏度标定，再把超声表面波探头置于连杆筋的两侧表面上并前后移动，探测连杆筋的两侧表面易产生的疲劳裂纹的区域的表面波，当表面波的反射回波波幅大于反射回波波幅的的起始灵敏度标定6dB时，即可判定为连杆裂纹缺陷波，连杆在该位置具有裂纹。本发明能在线对机车连杆疲劳裂纹进行超声表面波检测，由于不需将连杆从箱体内拆除，即可时连杆实现无损检测，大大提高了连杆疲劳裂纹的检测效率，降低了连杆疲劳裂纹检测的复杂程度，也避免了对机车连杆进行整体拆卸的工作，不会影响到铁路正常运输。本发明由于不解体即可对连杆疲劳裂纹进行检测，大幅度降低了检测成本，每个机务段每年可节省资金80～100万。本发明能够对机车连杆早期疲劳裂纹进行有效检测，检测灵敏度、检出率及可靠性均能满足检测要求，能够更可靠的保证机车的运行安全。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
图1是本发明连杆实物试块结构示意图。
图2是图1的俯视结构示意图。
图3本发明连杆实物试块对人工缺陷进行标定时的结构示意图。
图4是本发明连杆实物试块对人工缺陷进行标定时超声波检测仪的显示屏的曲线图。
具体实施方式
本发明的一种机车连杆疲劳裂纹超声表面波检测方法，
(1)、将超声表面波探头2置于连杆实物试块1上，并前后移动超声表面波探头2，对连杆实物试块1上的人工缺陷进行测试，与超声表面波探头2连接的超声波检测仪接收表面波的反射回波信号，在超声波检测仪的显示屏上显示反射回波信号，并对超声波检测仪和超声表面波探头进行水平测距标定和反射回波波幅的起始灵敏度标定。
见图1、2所示，本发明连杆实物试块1的人工缺陷为槽口，该槽口设置在连杆筋的两侧面，由于连杆筋的两侧面是易产生疲劳裂纹区域，故作为探测面，连杆筋的每侧面上设有至少两个槽口，各槽口的槽深在0.5～5mm、槽宽在0.1～0.3mm，两槽口之间的距离H在20～150mm，各槽深在1～3mm,如槽深控制在1.5mm、或2mm或2.5mm等，而槽宽控制在0.2mm或0.25mm等，两槽口之间的距离H在50～120mm，如距离H可控制在60mm、70mm、80mm、90mm、100mm等，本发明连杆实物试块1上的槽口为多个，如图1、2所示，连杆筋的一侧设有A号槽口和B号槽口，图2所示连杆筋的另一侧设有C号槽口和D号槽口，可根据连杆的长度设定槽口的数量以及槽口的槽深、宽度和槽距。
将超声表面波探头2置于连杆实物试块1上，并前后移动超声表面波探头2，将超声表面波探头2与其中一处人工缺陷的标定距离h控制在10～140mm之间，当超声波检测仪的显示屏上所显示的人工缺陷反射回波波幅达到最强时，调节超声波检测仪的衰减器，将人工缺陷反射回波波幅调到超声波检测仪显示屏满刻度的50%～80%，并根据标定距离进行水平测距标定，水平测距标定为1：1～2；调好水平测距后，调节超声波检测仪再增益6-12dB，以补偿表面耦合差作为探伤灵敏度，完成反射回波波幅的起始灵敏度标定。
见图3、4所示，将表面波探头2放置连杆实物试块1并与A号槽口的标定距离h为90mm时，调节超声波检测仪，当超声波检测仪的显示屏上的人工缺陷反射回波波幅达到最强时，即显示屏上的人工缺陷反射回波波幅S达到100%，调节超声波检测仪的衰减器，将人工缺陷反射回波波幅调到超声波检测仪显示屏满刻度的80%，即为曲线图中的人工缺陷反射回波波幅F，显示屏的水平刻度为4.5mm，此时每一大格代表20mm，即探测的水平测距比例为1：2，如显示屏的水平刻度为9mm，此时每一大格代表10mm，即探测的水平测距比例为1：1，本发明也可将最高反射回波高调为超声波检测仪显示屏满刻度的60%或65%或70%等，如当显示屏的水平刻度为6.67，此时每一大格代表15mm，水平测距标定为1：1.5，当调好水平测距后，调节超声波检测仪再增益6dB，或8dB或10dB，完成反射回波波幅的起始灵敏度标定。
本发明在对机车连杆疲劳裂纹超声表面波检测时，将连杆筋的两侧表面进行清理和打平，将连杆筋的两侧表面作为探伤区域，经清理和打平后的连杆筋的两侧表面能减少油层波以及异常波在超声表面波探头移动过程中形成假想缺陷回波而产生误判，故能提高连杆疲劳裂纹检测的准确性。把超声表面波探头置于连杆筋的侧表面并前后移动，超声表面波探头的表面波入射至连杆筋的侧表面上，其超声表面波探头的发射晶片发射的超声波以略大于第二临界角的入射角进入保护膜，经保护膜与连杆探伤测面折射后，发生波型转换以表面波的形式入射至连杆筋的侧表面上，表面波在连杆表面传播，在传播路径上遇到裂纹缺陷时，表面波的传播会发生变化，其一部分超声波在裂纹开口处仍以表面波的型式被反射，并沿被检测连杆探伤表面返回；另一部分超声波仍以表面波的型式沿裂纹表面继续向前传播，当传播到裂纹顶端时，部分超声波被反射而返回，部分超声波继续以表面波的型式沿裂纹表面向前传播；还有一部分超声波以表面波的型式在表面转折处或裂纹顶端发生波型转换而变为变型纵波和变形横波，在连杆裂纹内部传播，当表面波的反射回波波幅大于反射回波波幅的起始灵敏度6dB，判定为有连杆裂纹缺陷波，连杆在该位置具有裂纹。
Claims (1)
1.一种机车连杆疲劳裂纹超声表面波检测方法，其特征在于：
⑴、将超声表面波探头置于连杆实物试块上，并前后移动超声表面波探头，对连杆实物试块上的人工缺陷进行测试，与超声表面波探头连接的超声波检测仪接收表面波的反射回波信号，在超声波检测仪的显示屏上显示反射回波信号，并对超声波检测仪和超声表面波探头进行水平测距标定和反射回波波幅的起始灵敏度标定；
其中：所述连杆实物试块的人工缺陷为槽口，且槽口设置在连杆筋的两侧面，连杆筋的每侧面上设有至少两个槽口，各槽口的槽深在0.5～5mm、槽宽在0.1～0.3mm，两槽口之间的距离H在20～150mm，所述将超声表面波探头置于连杆实物试块上，并前后移动超声表面波探头，将超声表面波探头与其中一处人工缺陷的标定距离h控制在10～140mm之间，当超声波检测仪的显示屏上的人工缺陷反射回波波幅达到最强时，调节超声波检测仪的衰减器，将人工缺陷反射回波波幅调到超声波检测仪显示屏满刻度的50％～80％，并根据标定距离进行水平测距标定，水平测距标定为1：1～2；调好水平测距后，调节超声波检测仪再增益6-12dB，完成反射回波波幅的起始灵敏度标定；
⑵、将连杆筋的两侧表面进行清理和打平，超声表面波探头置于连杆筋的侧表面上并前后移动，超声表面波探头的表面波入射至连杆筋的侧表面，当表面波的反射回波波幅大于起始灵敏度6dB时，判定为有连杆裂纹缺陷波，连杆该位置具有裂纹。
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