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摘 要：内燃机车在行驶的过程中，可能会因为高温的原因导致柴油机气缸出现裂纹。针对这样的情况，可以合理使用超声波探伤法来进行解决，超声波探伤法主要有一次波探伤和二次波探伤两种，在试验的过程中主要是以波形分析为主。本文主要阐述了气缸破裂实例以及相关检测方法介绍，进一步描述了超声波探伤的具体方法和试验结果，以期为内燃机车的稳定运行作出一定的贡献。
关键词：内燃机车;柴油机气缸;超声波探伤;探析
0 前言
在内燃机车中，柴油机的气缸是非常重要的一部分，气缸起着导向活塞的作用，活塞在气温较高的气缸中通过运动产生了热量，这些热量就通过气缸传导了出来。这样气缸就会承受高温的冲击，会直接影响到柴油机的正常运行。此外，还需要注意的一点是，气缸内壁的温度非常高，高达1 500℃以上，但是进气的温度比较低，在100℃以下，可以看出温度变化是十分剧烈的，气缸就会出现裂纹。
1 气缸裂损实例及检测方法介绍
在某机务段曾经出现了这样的事例，由于气缸过渡圆角位置裂损导致出现了3次裂纹，这对机车的稳定运行造成了不利影响。在发现了裂纹之后，主要试验了两种探伤方法。一种是磁粉探伤，一种是着色法探伤，以下主要对这两种方法进行阐述[1]。
（1）磁粉探伤，这一方法具有很多的优势，比如说检测速度较快、操作十分简便、成本较低以及观察直观等特点。但是，需要注意的是，由于气缸出现了裂纹这就导致惯性区域出现了变化，气缸和探伤器不能进行有效接触，磁粉就不能聚积在一起，这样就分析不出裂纹的位置，导致这一方式的探伤准确性不高[2]。
（2）着色法探伤，这一方式往往需要很多的成本，并且在操作的过程中会受到各种因素的影响，比如环境、时间以及温度等，并且在检测的过程中只能检查出气缸表面的裂纹，对于气缸内部的裂纹却无法检出，并且这一方式会严重的污染到周围环境，工作人员在操作过程中也会受到危害。因此上文提到的这两种方法准确性和可操作性不高，所以选择使用超声波探伤来进行检测[2]。
2 超声波探伤
在超声波探伤中，主要有以下几种方法：表面波探伤法、纵波垂直探伤法以及横波斜入射法等。根据观察断裂的位置可以发现，裂纹主要是在气缸过渡圆处，并向着缸体径向斜向发展。由于气缸壁的厚度并不大，厚度仅为19 mm，并且内部组织是不够均匀的，超声波探伤过程中的声波衰减没有什么太大变化。再加上气缸裂纹出现在沿圆周的区域，所以在探伤的过程中需要保证超声波的声速和裂纹的方向一致，这样才能接收到裂纹传递而来的反射量[3]。结合气缸的尺寸和结构，以及裂纹出现的区域，选择横波探伤是非常有效的方式。超声横波探伤的原理指的是斜入射气缸的内部出现了波形变化，这种变化会生成横波，其中，又被细分为一次波探伤和二次波探伤。一次波探伤指的是直接倾斜入射到气缸内部进行扫射工作，二次波探伤指的是一次波倾斜入射到气缸内部，在气缸内部产生的反射波对裂纹进行检查。
2.1 一次波探伤
气缸往往是薄壁铸件，探头和裂纹的距离只有19 mm。在薄壁铸件的气缸中斜入射横波，但是，需要注意的是，横波的波长要比纵波短，在探伤过程中的灵敏度是比较高的。结合这些特点，所以在超声波盲区进行一次波探傷的试验时，往往会存在一些误差[4]。
2.2 二次波探伤
气缸的厚度比较小，在探伤时，由于一次波探伤存在着一些误差，这就需要结合实际情况增加二次波探伤，这样才能保证不遗漏任何位置。二次波探伤的原理是，将探伤的探头放置在气缸外圆区域，超声波束在进入到气缸内壁之后会进行反射，这样就能对气缸的圆弧处进行检测。需要注意的是，在探伤的过程中需要保持主声束和气缸内部的裂纹面方向一致[5]。
3 试验方法
3.1 专用横波斜探头设计
在试验的过程中一般使用的是横波探伤，这是因为横波有着很多的优势，比如说波长较短、能及时发现裂纹、扩散角较小、分辨力好等。但是，需要注意的是，由于扫查的空间有限，只能发现声束轴线区域的裂纹，与此同时，由于裂纹具备一定的反射指向性，高频探头并不能接收到足够多的反射能量。超声波的衰减需要格外重视，要结合实际情况选择频率适中的探伤探头，并且选择较为合适的探头角度，K1的横波探头是满足这些条件的。气缸内部的几何尺寸是比较复杂的，在探测过程中所探测的面积比较有限，探头能够保持和气缸内部得到有效解除，但是，探头晶片的尺寸需要进行合理设计，将尺寸控制在8 mm×8 mm。
3.2 耦合剂选择
在耦合剂选择上需要结合实际条件选择粘度较强的抱轴箱油。
3.3 实物对比试块制作
在进行超声波探伤的过程中，可以预先在气缸内部制造出人工裂纹，通过和已经存在的裂纹进行比较，来判断检测部件处的裂纹情况。为了将气缸中的裂纹都探测出来，工作人员需要在气缸外圆处制造长15 mm、宽0.5 mm、深1 mm的人工裂纹[6]。
3.4 探伤灵敏度校对
气缸壁的厚度并不大，所以将探伤扫描的范围控制在100 mm。在实际操作过程中，一次波探伤探头需要放置在气缸内部的内壁上，二次波探伤的探头需要放置在气缸的外部薄壁上，声波声束放置在预先制造的人工裂纹处，并将探头进行移动，将气缸外圆弧处的反射波设置在垂直满刻度的80%左右，将其作为探伤的灵敏度。为了保证裂纹都被检测出来，需要结合实际情况增添0 dB～6 dB的灵敏度。一旦观察出来异常波形，就需要将灵敏度进行重新定位[7]。
4 探伤结果分析
在对气缸进行探伤的过程中，需要将探头结合实际情况做前后移动，这样气缸的外圆弧会形成反射波，使得反射波的波高能保持一致性。一旦某一个位置的波高超出原来的标准，就可以结合波形来判断裂纹的位置。裂纹一般是在气缸内部的圆弧区域，如果是检测到裂纹，波形是笔直的，高度较高;如果是一些气孔样的缺陷，那么波高相对来说比较低，波形会很快消失。
5 结束语
综上所述，在内燃机车柴油机气缸裂纹检测过程中使用超声波探伤的方式是十分有意义的，超声波探伤具备很多优势，比如说成本较低、检测速度较快以及检测结果准确等，使用超声波探伤可以满足检修的实际需求。通过对裂纹进行检测，可以及时对气缸进行维修，从而保证内燃机车的稳定运行。
参考文献：
[1]吴天萍，刘宪，吴占庭.内燃机车柴油机气缸超声波探伤[J].铁道技术监督，2015（3）：15-17.
[2]赵海信，莫易敏，陈仔俊.内燃机车柴油机汽缸冷却水内漏检测仪的相关技术研究[J].武汉理工大学学报（信息与管理工程版），2006，28（1）：40-42.
[3]朱岗，石海英.80柴油机横臂导杆超声波探伤方法研究[J].中国科技成果，2013（10）：66-67.
[4]杨卫.东风4B内燃机车柴油机运转故障的分析与处理[J].长春大学学报，2019，29（6）：12-15+20.
[5]朱国华，卢建，杨诚.内燃机车柴油机锻钢曲轴氮化变形超差校直工艺方法[J].世界制造技术与装备市场，2020（2）：85-86+88.
[6]尹庆玲，詹凌峰.高职《内燃机车柴油机》课程混合式教学方法实践--以机车燃油系统为例[J].内燃机与配件，2020（7）：280-282.
[7]刘永强.内燃机车柴油机常见故障及处理方法分析[J].内燃机与配件，2020（11）：178-179.
关键词：内燃机车;柴油机气缸;超声波探伤;探析
0 前言
在内燃机车中，柴油机的气缸是非常重要的一部分，气缸起着导向活塞的作用，活塞在气温较高的气缸中通过运动产生了热量，这些热量就通过气缸传导了出来。这样气缸就会承受高温的冲击，会直接影响到柴油机的正常运行。此外，还需要注意的一点是，气缸内壁的温度非常高，高达1 500℃以上，但是进气的温度比较低，在100℃以下，可以看出温度变化是十分剧烈的，气缸就会出现裂纹。
1 气缸裂损实例及检测方法介绍
在某机务段曾经出现了这样的事例，由于气缸过渡圆角位置裂损导致出现了3次裂纹，这对机车的稳定运行造成了不利影响。在发现了裂纹之后，主要试验了两种探伤方法。一种是磁粉探伤，一种是着色法探伤，以下主要对这两种方法进行阐述[1]。
（1）磁粉探伤，这一方法具有很多的优势，比如说检测速度较快、操作十分简便、成本较低以及观察直观等特点。但是，需要注意的是，由于气缸出现了裂纹这就导致惯性区域出现了变化，气缸和探伤器不能进行有效接触，磁粉就不能聚积在一起，这样就分析不出裂纹的位置，导致这一方式的探伤准确性不高[2]。
（2）着色法探伤，这一方式往往需要很多的成本，并且在操作的过程中会受到各种因素的影响，比如环境、时间以及温度等，并且在检测的过程中只能检查出气缸表面的裂纹，对于气缸内部的裂纹却无法检出，并且这一方式会严重的污染到周围环境，工作人员在操作过程中也会受到危害。因此上文提到的这两种方法准确性和可操作性不高，所以选择使用超声波探伤来进行检测[2]。
2 超声波探伤
在超声波探伤中，主要有以下几种方法：表面波探伤法、纵波垂直探伤法以及横波斜入射法等。根据观察断裂的位置可以发现，裂纹主要是在气缸过渡圆处，并向着缸体径向斜向发展。由于气缸壁的厚度并不大，厚度仅为19 mm，并且内部组织是不够均匀的，超声波探伤过程中的声波衰减没有什么太大变化。再加上气缸裂纹出现在沿圆周的区域，所以在探伤的过程中需要保证超声波的声速和裂纹的方向一致，这样才能接收到裂纹传递而来的反射量[3]。结合气缸的尺寸和结构，以及裂纹出现的区域，选择横波探伤是非常有效的方式。超声横波探伤的原理指的是斜入射气缸的内部出现了波形变化，这种变化会生成横波，其中，又被细分为一次波探伤和二次波探伤。一次波探伤指的是直接倾斜入射到气缸内部进行扫射工作，二次波探伤指的是一次波倾斜入射到气缸内部，在气缸内部产生的反射波对裂纹进行检查。
2.1 一次波探伤
气缸往往是薄壁铸件，探头和裂纹的距离只有19 mm。在薄壁铸件的气缸中斜入射横波，但是，需要注意的是，横波的波长要比纵波短，在探伤过程中的灵敏度是比较高的。结合这些特点，所以在超声波盲区进行一次波探傷的试验时，往往会存在一些误差[4]。
2.2 二次波探伤
气缸的厚度比较小，在探伤时，由于一次波探伤存在着一些误差，这就需要结合实际情况增加二次波探伤，这样才能保证不遗漏任何位置。二次波探伤的原理是，将探伤的探头放置在气缸外圆区域，超声波束在进入到气缸内壁之后会进行反射，这样就能对气缸的圆弧处进行检测。需要注意的是，在探伤的过程中需要保持主声束和气缸内部的裂纹面方向一致[5]。
3 试验方法
3.1 专用横波斜探头设计
在试验的过程中一般使用的是横波探伤，这是因为横波有着很多的优势，比如说波长较短、能及时发现裂纹、扩散角较小、分辨力好等。但是，需要注意的是，由于扫查的空间有限，只能发现声束轴线区域的裂纹，与此同时，由于裂纹具备一定的反射指向性，高频探头并不能接收到足够多的反射能量。超声波的衰减需要格外重视，要结合实际情况选择频率适中的探伤探头，并且选择较为合适的探头角度，K1的横波探头是满足这些条件的。气缸内部的几何尺寸是比较复杂的，在探测过程中所探测的面积比较有限，探头能够保持和气缸内部得到有效解除，但是，探头晶片的尺寸需要进行合理设计，将尺寸控制在8 mm×8 mm。
3.2 耦合剂选择
在耦合剂选择上需要结合实际条件选择粘度较强的抱轴箱油。
3.3 实物对比试块制作
在进行超声波探伤的过程中，可以预先在气缸内部制造出人工裂纹，通过和已经存在的裂纹进行比较，来判断检测部件处的裂纹情况。为了将气缸中的裂纹都探测出来，工作人员需要在气缸外圆处制造长15 mm、宽0.5 mm、深1 mm的人工裂纹[6]。
3.4 探伤灵敏度校对
气缸壁的厚度并不大，所以将探伤扫描的范围控制在100 mm。在实际操作过程中，一次波探伤探头需要放置在气缸内部的内壁上，二次波探伤的探头需要放置在气缸的外部薄壁上，声波声束放置在预先制造的人工裂纹处，并将探头进行移动，将气缸外圆弧处的反射波设置在垂直满刻度的80%左右，将其作为探伤的灵敏度。为了保证裂纹都被检测出来，需要结合实际情况增添0 dB～6 dB的灵敏度。一旦观察出来异常波形，就需要将灵敏度进行重新定位[7]。
4 探伤结果分析
在对气缸进行探伤的过程中，需要将探头结合实际情况做前后移动，这样气缸的外圆弧会形成反射波，使得反射波的波高能保持一致性。一旦某一个位置的波高超出原来的标准，就可以结合波形来判断裂纹的位置。裂纹一般是在气缸内部的圆弧区域，如果是检测到裂纹，波形是笔直的，高度较高;如果是一些气孔样的缺陷，那么波高相对来说比较低，波形会很快消失。
5 结束语
综上所述，在内燃机车柴油机气缸裂纹检测过程中使用超声波探伤的方式是十分有意义的，超声波探伤具备很多优势，比如说成本较低、检测速度较快以及检测结果准确等，使用超声波探伤可以满足检修的实际需求。通过对裂纹进行检测，可以及时对气缸进行维修，从而保证内燃机车的稳定运行。
参考文献：
[1]吴天萍，刘宪，吴占庭.内燃机车柴油机气缸超声波探伤[J].铁道技术监督，2015（3）：15-17.
[2]赵海信，莫易敏，陈仔俊.内燃机车柴油机汽缸冷却水内漏检测仪的相关技术研究[J].武汉理工大学学报（信息与管理工程版），2006，28（1）：40-42.
[3]朱岗，石海英.80柴油机横臂导杆超声波探伤方法研究[J].中国科技成果，2013（10）：66-67.
[4]杨卫.东风4B内燃机车柴油机运转故障的分析与处理[J].长春大学学报，2019，29（6）：12-15+20.
[5]朱国华，卢建，杨诚.内燃机车柴油机锻钢曲轴氮化变形超差校直工艺方法[J].世界制造技术与装备市场，2020（2）：85-86+88.
[6]尹庆玲，詹凌峰.高职《内燃机车柴油机》课程混合式教学方法实践--以机车燃油系统为例[J].内燃机与配件，2020（7）：280-282.
[7]刘永强.内燃机车柴油机常见故障及处理方法分析[J].内燃机与配件，2020（11）：178-179.