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摘 要：地铁车辆车架枕梁焊缝的探伤检测中，利用射线探伤对焊缝缺陷进行了定性分析，确定了缺陷的具体部位;利用超声波探伤对焊缝进行了定量分析，确定了缺陷的具体尺寸。通过实际应用，该综合检测方法可有效解决大厚度铝合金焊缝内部缺陷的定性分析和定量分析。
关键词：地铁枕梁;射线检测;超声检测
中图分类号：TG115.28 文献标识码：A
Application of RT-UT Comprehensive Detection Method
in Beam Welding of Metro Beams
Huang Kewei1 Cao Yongsheng2
1.Changzhou Railway Vocational and Technical School JiangsuChangzhou 213011;
2.CRRC Tangshan Locomotive & Rolling Stock Co.Ltd.Tangshan HebeiTangshan 063035
Abstract：In the flaw detection of the girders welds of subway vehicles，the weld defects are qualitatively analyzed by radiographic inspection，and the specific parts of the defects are determined.The welds are quantitatively analyzed by ultrasonic flaw detection，and the specific defects are determined.size.Through practical application，the comprehensive detection method can effectively solve the qualitative analysis and quantitative analysis of internal defects of large thickness aluminum alloy welds.
Key words：subway bolster;radiation detection;ultrasonic testing
1 问题的提出
由于铝合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀及外观平整度好，并易于制造复杂曲面的优点，在动力分散型高速动车和城市轨道车辆上得到了广泛的应用。
枕梁是车辆底架的重要组成结构件，为了确保枕梁具有良好的承载能力，一般采用厚度为25mm以上的型材制作。枕梁采用铝合金型材和板材拼装，并通过MIG（熔化极惰性气体保护焊）焊接而成。设计图纸技术要求焊后应进行100%的射线检测，验收等级要求达到EN ISO10042标准中的B级。
由于枕梁体积较大，通常采用便携式X射线机在生产现场对枕梁进行检测。通过对射线底片观察发现，部分焊缝内部通常会有气孔状缺陷影像。由于射线探伤仅能提供缺陷的平面尺寸，很难直接判定该缺陷的实际深度（或大小），这对后续的返修工作会造成一定的困难。因此，如何有效确定缺陷的部位和定量的确定缺陷的尺寸就成了一个迫切需要解决的问题。
2 射线探伤的特点
射线照相法可以获得缺陷的直观图像，定性准确，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确;检测结果有直接记录，可长期保存;对体积型缺陷检出率很高，对面积型缺陷，如果照相角度不适当，容易漏检;[1]对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难。
由上述可见，采用射线照相法，虽然可较快地发现缺陷，并定性地确定缺陷的部位，但要定量地确定缺陷的实际尺寸却有一定的难度，尤其是缺陷发生在工件较厚的部位时，其检验的灵敏度相对就会降低。
3 超声波探伤的特点
超声波探伤的特点主要为穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测;缺陷定位较准确;对面积型缺陷的检出率较高;[2]灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷;速度快，对人体及环境无害。
综上所述，笔者决定采用射线探伤来确定枕梁焊缝可能产生缺陷的部位，然后通过超声波探伤来确定缺陷的具体尺寸。
4 射线和超声波综合检测
首先对25mm厚的枕梁焊缝进行射线检测，底片上缺陷（见图1）。该缺陷的影像特征为：中心黑度较大，外部逐渐变淡，呈扁圆形，长轴方向通常为5mm以上。根据ISO10042标准中对射线缺陷影像的判据条件，可评定为代码为“2016”的条形气孔。无法满足ISO10042标准的B级验收要求，对于此类缺陷必须返修。
根据工件的厚度选择探头型号2.5P 9*9 K2.5，采用KW-4C数字超声波探伤仪，在CSK-1A、RB-2试块中制作距离-波幅曲线。
当探头在工件移动时，发现缺陷一次反射回波（见图2），读数显示缺陷深度为9.2mm;用直尺测量缺陷距离焊缝中心为3mm。随后，探头向后移动，发现缺陷二次反射回波（见图3）读数显示缺陷深度为21.4mm;经测量缺陷距离焊缝中心也为3mm;由上述可见，两缺陷距离焊缝中心位置相同，从而判定两缺陷为同一个条状缺陷，此缺陷垂直于焊缝表面，缺陷的上表面离焊缝表面距离为9.2mm，下表面离焊缝表面距离为21.4mm，其指示深度H=21.4-9.2=12.2mm。
5 缺陷的实体状态
为了进一步验证综合检测法的可靠性，在完成上述射线和超声波综合检测后，对工件缺陷所示位置进行了打磨作业。当打磨到离工件表面9mm时，缺陷的上端面显示出来，缺陷上端面呈不规则的椭圆（见图4）;然后继续打磨，当打磨到离工件表面11mm左右時，缺陷中部也显示出来（见图5）;再继续打磨工件到20mm深时，能清晰地看见条状圆形缺陷的底部（见图6），从缺陷的实体照片可以看出，该缺陷为焊接过程中产生的条状气孔，经实际测量该条状气孔的实际长度为12mm，与超声波探测结果一致。
6 结论
通过上述RT-UT的综合检测可见，由于充分利用了射线探伤和超声波探伤各自的特点，有效地对枕梁焊缝内的缺陷进行了部位的确定（定性分析）和具体尺寸的确定（定量分析）。达到了预期的目的。采用综合检测法较科学的解决了射线检测对于黑度较深的圆形缺陷，在底片中很难判定其实际深度的问题。该方法也可推广到其他类似产品的探伤作业中去。
参考文献：
[1]强天鹏主编.射线检测（2版）.北京：中国劳动社会保障出版社.2007 全国特种设备无损检测人员资格考核统编教材.
[2]超声波检测中国机械工程学会无损检测分会编.北京：机械工业出版社，2005.
作者简介：黄科伟（1977-），男，江苏常州人，工程硕士，讲师，研究方向：材料检测研究及教学。
关键词：地铁枕梁;射线检测;超声检测
中图分类号：TG115.28 文献标识码：A
Application of RT-UT Comprehensive Detection Method
in Beam Welding of Metro Beams
Huang Kewei1 Cao Yongsheng2
1.Changzhou Railway Vocational and Technical School JiangsuChangzhou 213011;
2.CRRC Tangshan Locomotive & Rolling Stock Co.Ltd.Tangshan HebeiTangshan 063035
Abstract：In the flaw detection of the girders welds of subway vehicles，the weld defects are qualitatively analyzed by radiographic inspection，and the specific parts of the defects are determined.The welds are quantitatively analyzed by ultrasonic flaw detection，and the specific defects are determined.size.Through practical application，the comprehensive detection method can effectively solve the qualitative analysis and quantitative analysis of internal defects of large thickness aluminum alloy welds.
Key words：subway bolster;radiation detection;ultrasonic testing
1 问题的提出
由于铝合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀及外观平整度好，并易于制造复杂曲面的优点，在动力分散型高速动车和城市轨道车辆上得到了广泛的应用。
枕梁是车辆底架的重要组成结构件，为了确保枕梁具有良好的承载能力，一般采用厚度为25mm以上的型材制作。枕梁采用铝合金型材和板材拼装，并通过MIG（熔化极惰性气体保护焊）焊接而成。设计图纸技术要求焊后应进行100%的射线检测，验收等级要求达到EN ISO10042标准中的B级。
由于枕梁体积较大，通常采用便携式X射线机在生产现场对枕梁进行检测。通过对射线底片观察发现，部分焊缝内部通常会有气孔状缺陷影像。由于射线探伤仅能提供缺陷的平面尺寸，很难直接判定该缺陷的实际深度（或大小），这对后续的返修工作会造成一定的困难。因此，如何有效确定缺陷的部位和定量的确定缺陷的尺寸就成了一个迫切需要解决的问题。
2 射线探伤的特点
射线照相法可以获得缺陷的直观图像，定性准确，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确;检测结果有直接记录，可长期保存;对体积型缺陷检出率很高，对面积型缺陷，如果照相角度不适当，容易漏检;[1]对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难。
由上述可见，采用射线照相法，虽然可较快地发现缺陷，并定性地确定缺陷的部位，但要定量地确定缺陷的实际尺寸却有一定的难度，尤其是缺陷发生在工件较厚的部位时，其检验的灵敏度相对就会降低。
3 超声波探伤的特点
超声波探伤的特点主要为穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测;缺陷定位较准确;对面积型缺陷的检出率较高;[2]灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷;速度快，对人体及环境无害。
综上所述，笔者决定采用射线探伤来确定枕梁焊缝可能产生缺陷的部位，然后通过超声波探伤来确定缺陷的具体尺寸。
4 射线和超声波综合检测
首先对25mm厚的枕梁焊缝进行射线检测，底片上缺陷（见图1）。该缺陷的影像特征为：中心黑度较大，外部逐渐变淡，呈扁圆形，长轴方向通常为5mm以上。根据ISO10042标准中对射线缺陷影像的判据条件，可评定为代码为“2016”的条形气孔。无法满足ISO10042标准的B级验收要求，对于此类缺陷必须返修。
根据工件的厚度选择探头型号2.5P 9*9 K2.5，采用KW-4C数字超声波探伤仪，在CSK-1A、RB-2试块中制作距离-波幅曲线。
当探头在工件移动时，发现缺陷一次反射回波（见图2），读数显示缺陷深度为9.2mm;用直尺测量缺陷距离焊缝中心为3mm。随后，探头向后移动，发现缺陷二次反射回波（见图3）读数显示缺陷深度为21.4mm;经测量缺陷距离焊缝中心也为3mm;由上述可见，两缺陷距离焊缝中心位置相同，从而判定两缺陷为同一个条状缺陷，此缺陷垂直于焊缝表面，缺陷的上表面离焊缝表面距离为9.2mm，下表面离焊缝表面距离为21.4mm，其指示深度H=21.4-9.2=12.2mm。
5 缺陷的实体状态
为了进一步验证综合检测法的可靠性，在完成上述射线和超声波综合检测后，对工件缺陷所示位置进行了打磨作业。当打磨到离工件表面9mm时，缺陷的上端面显示出来，缺陷上端面呈不规则的椭圆（见图4）;然后继续打磨，当打磨到离工件表面11mm左右時，缺陷中部也显示出来（见图5）;再继续打磨工件到20mm深时，能清晰地看见条状圆形缺陷的底部（见图6），从缺陷的实体照片可以看出，该缺陷为焊接过程中产生的条状气孔，经实际测量该条状气孔的实际长度为12mm，与超声波探测结果一致。
6 结论
通过上述RT-UT的综合检测可见，由于充分利用了射线探伤和超声波探伤各自的特点，有效地对枕梁焊缝内的缺陷进行了部位的确定（定性分析）和具体尺寸的确定（定量分析）。达到了预期的目的。采用综合检测法较科学的解决了射线检测对于黑度较深的圆形缺陷，在底片中很难判定其实际深度的问题。该方法也可推广到其他类似产品的探伤作业中去。
参考文献：
[1]强天鹏主编.射线检测（2版）.北京：中国劳动社会保障出版社.2007 全国特种设备无损检测人员资格考核统编教材.
[2]超声波检测中国机械工程学会无损检测分会编.北京：机械工业出版社，2005.
作者简介：黄科伟（1977-），男，江苏常州人，工程硕士，讲师，研究方向：材料检测研究及教学。