机车车轴轴颈磁粉探伤非相关磁痕案例分析

2018-05-29 15:20:33 108

机车车轴轴颈磁粉探伤非相关磁痕案例分析

2016年5月27日,配属湖东电力机务段的SS4G6157机车更换轮对,从大西检修车间调配中修机车SS4G0745落修轮对,由于涉及到两个检修车间,按规定轮对组装前必须进行探伤检查,在车轴进行磁粉探伤发现左侧轴径距离轴端135mm处,沿圆周周向120mm的磁痕显示,见图1。探伤人员会同探伤工长、质检员、工程技术人员(全部是双Ⅱ级资格)共同确认,通过采用磁粉探伤、着色探伤、涡流探伤后,根据磁粉显示以及涡流探伤采用试块上2mm人工缺陷灵敏度进行探伤,2mm有报警,而在4mm深度人工缺陷无报警,采用着色探伤没有显示的情况下确认为裂纹。

机车车轴轴颈磁粉探伤

图1 车轴裂纹磁痕显示

修程情况

该轮对于2007年2月大同电力机车有限责任公司新造,车轴轴号:Ⅱ07-0006-IV61565-2006,于2007年4月17日安装在 2次中修机车SS4G 0747机车A3位, 走行494665km后中修落轮,2009年9月27日上SS4G0747机车进行3次中修,安装在A1位,走行466304km后, 于2012年3月16日入太原轨道交通装备有限责任公司进行大修,轮对落修后于2012年6月30日,安装于SS4G0745机车B节D4位,走行428493km后于2016年5月18日湖东电力机务段大西检修车间中修,共计走行1389462km。

探伤确认

磁粉探伤

由于车轴产生120mm长度的周向裂纹,引起机务段段领导高度重视,要求对该车轴进行确认并分析,主管工程师采用磁粉干法探伤及湿法探伤、涡流探伤、着色探伤、超声波探伤、电磁表面裂纹检查仪进行确认,经过对比,磁痕分析、波形分析,排除了裂纹,确认是非相关磁痕显示。干法磁粉探伤采用北京铁道科学仪器设备有限公司生产的TCL-2型磁粉探伤器、磁粉使用宜兴市周铁无损探伤材料有限公司生产的80~250目干法磁粉,在15/50-A型试片显示清晰、34.3N的提升力试块能够提起的情况下,磁痕特点:磁痕中间粗、两端略细,在两端分别有向轴端方向偏移约1mm的倾向,但和主要磁痕基本对接,没有超过,不符合疲劳裂纹锯齿状磁痕显示的特点。同时磁痕在探把两级正中间才显示,探把向两侧移动约10mm磁痕马上消失,不再显示,说明该处漏磁场比较微弱,也不符合裂纹产生的漏磁场吸附磁粉的特点。

湿法磁粉探伤采用北京铁道公司生产的TCL-2型磁粉探伤器、磁粉使用成都市圣灯新无损探伤材料厂生产的320目黑色水灌装磁悬液,紫外线灯为美国路阳生产的LUYOR-3104探伤黑光灯,紫外线防护眼镜为LUV-10A探伤专用防护眼镜,在 15/50-A型试片显示清晰综合灵敏度、34.3N的提升力试块能够提起的情况下,磁痕显示有一道淡淡的痕迹,没有显示出清晰的磁痕,该痕迹宽度始终保持一致,没有出现锯齿形裂纹特点的磁痕。

着色探伤

着色探伤使用宜兴市周铁无损探伤材料有限公司生产的ZPT-5型产品,在环境温度约25℃的情况下,渗透时间20min,显像时间15min,显示结果如图2,清晰看到没有任何显示。
3.3电磁表面裂纹检查仪检查
电磁表面裂纹使用北京铁道科学研究院金化所研制的JH-1型电磁表面裂纹检查仪,在深度0.5mm人工槽灵敏度下,没有任何显示。


图2 渗透探伤结果显示

图3 湿法磁粉探伤

超声波探伤

使用秦皇岛爱科电子技术公司生产的TZ-2型数字式超声波探伤仪,2.5MHzk0.8,探头晶片尺寸为13×13mm的横波斜探头,利用该角度端角反射性能好的特点,在TZS-R试块上1mm深度人工缺陷校对灵敏度,如图4。

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图4  k0.8斜探头1mm灵敏度波形

增益12dB后进行探测,仪器荧光屏没有任何波形显示,如图5.

机车车轴轴颈磁粉探伤

图5  1mm深度灵敏度探伤波形

涡流探伤

在采用TZ-WJ型脉冲涡流探伤仪、MW-1型探头、MW-7-420校验试块,将MW-1型探头置于MW-7-420校验试块上2mm深度人工缺陷调整探伤灵敏度,对该处进行探伤,没有发现缺陷显示。

磁痕分析

磁粉探伤是利用铁磁性材料的磁粉积聚来显示部件有无缺陷,基本原理是部件存在缺陷处形成漏磁场,利用漏磁场吸附撒在部件表面磁粉形成磁痕,磁粉探伤磁痕的显示一般分为相关显示、非相关显示和伪显示三种类型。在实际磁粉检测中,磁痕的成因是多种多样的。作业者在观察磁痕时,应特别注意区别假磁痕显示、无关显示和相关显示(即缺陷磁痕)。在通常情况下,正确识别磁痕显示需要丰富的实践经验,同时还要了解被检工件的制造工艺。如不能判断出现的磁痕是否为相关显示时,应采用其它方法进行复验。磁粉检测中常见的相关磁痕主要有:发纹、非金属夹杂物、分层、铸造裂纹、锻造裂纹、焊接裂纹、淬火裂纹和疲劳裂纹等。

相关显示
磁粉检测时由缺陷(裂纹、焊接未熔合、焊接气孔、夹渣等)产生的漏磁场吸附磁粉形成的磁痕显示,称之为相关显示。一般称为做缺陷显示。

非相关显示
由部件几何尺寸突变,在磁化过程中引起磁路截面突变以及材料磁导率在两个结合面发生差异等原因产生的漏磁场吸附磁粉形成的磁痕显示,称为非相关显示。

非相关显示产生的原因:在探伤器磁极和电极附近形成的漏磁场,鉴别方法改变极位置,磁痕消失不再出现;部件截面积突变或几何尺寸突变,一般在相同部件的几何形状同一位置出现;两个或两个以上已磁化的部件相互接触或已磁化的部件与铁磁性材料接触、碰撞致使此部位的磁场改变形成漏磁场;部件磁导率不均匀,包括两种材料交界面(用渗透探伤方法验证);在磁化过程中,磁化规范不正确或选择的磁化电流过大,金属流线显示出来;部件局部硬化处理;部件金相组织不均匀(导致磁导率变化)。

伪显示
不是由漏磁场吸附磁粉形成的磁痕显示,也叫假显示。

伪显示产生的原因:工件表面粗糙,磁粉堆积;表面油污等粘附磁粉;氧化皮、锈蚀、油漆皮滞流磁粉;浓度过大,施加方式不当造成背景过度;工件上形成排液沟滞留磁粉。伪显示的鉴别:擦除后重新检验不再出现。

车轴轴颈产生磁痕原因分析
车轴加工工艺过程,毛坯锻造-全长划线-两端切头-超声波穿透检查-加工两端中心孔-粗车加工外表面-超声波内部缺陷探伤-精车外圆-轴端钻孔攻丝-外圆滚压强化-轴径、防尘座、齿轮座、抱轴径精磨-滚压强化-磁粉探伤-出厂。

在机车轮对大修时,修理工厂为消除车轴表面裂纹,在车轴轴径、防尘座、齿轮座、抱轴径表面上微量进行车削,然后进行精磨和滚压强化后进行磁粉探伤、超声波探伤检查。在精磨和滚压强化时如果出现不连续工序作业,很容易造成应力集中,在精磨和滚压强化区域边缘,或者滚压力瞬间增加或减小,还有反滚压力小于滚压力情况下,容易形成加工硬化,致使滚压两侧产生磁导率突变,形成漏磁场,吸附磁粉形成磁痕显示;同时车轴轴颈、轮座、抱轴颈表面也要求进行硬化,若局部不同硬化即可在该部位金属区域磁导率也相应发生变化,两个区域产生漏磁场产生非相关磁痕显示

。磁痕显示虽然中间粗、两端细的典型疲劳裂纹磁痕,但仔细观察,发现磁痕积聚不是浓密,在圆周两端存留磁粉较少的原因是圆弧存留不住磁粉,且磁痕很直,没有呈现锯齿形的特点,同时在两端明显有靠近车轴端面偏移约1mm,并且分断开来,分断的磁痕是对接而不是错接,磁痕在探伤器两极正中心才出现,向两侧移动探伤器约10mm时磁痕消失,这些特点均不符合疲劳裂纹或者裂纹的磁痕特点。从对接的磁痕分析,应该是车轴表面精磨时出现偏移,造成局部硬化而形成的磁痕显示。

消除此类磁痕显示的方法就是在反滚压时的压力大于滚压压力,或者二次滚压后,消除区域边缘磁导率变化,磁痕即可消除,在采用其它方法验证确认时,要注意采用渗透探伤时,由于滚压强化可能将裂纹口封闭,渗透探伤无法显示,所以不能单一采用渗透探伤来确认。


 

 

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