石永佳 史岩 张长庆 孔维超 郑凯
中车长春轨道客车股份有限公司 吉林省 长春市 130000
摘要：随着中国城市进步的加速，许多城市已经开始建造大型地铁，焊接结构件的数量也有所增加，框架焊接的质量将直接影响地铁运行的安全性及舒适性，仅利用无损检测才可以保证焊接质量，本篇章文就研究了地铁焊接框架检测中的无损检测方法。
关键词：地铁；焊接构架；无损检测；方法；应用
1地铁焊接构架检测中无损检测概述
多年来，铁路机车的发展，焊接结构部件的逐渐增加以及铁路第六次速度的提高，对焊接部件的安全程度就产生了更严格的要求，在不同方向上传递零件和力，框架焊接的质量就将直接影响地铁列车的安全性和乘客的舒适度。在地铁的焊接结构检测阶段中，无损检测的运用十分普遍。无损检测主要使用声，光，电，磁等方法对产品的成分进行一定的物理量测定，检查产品是否完好无损，然后检查并确定被测物体是否有缺陷或损坏。无损检测可用于预测产品组件，确定零件是否可以满足特定项目要求或在生产过程中使用，可以使用锁定警报来避免设备事故，并保证产品的质量满足设计要求。
2 地铁焊接构架焊缝常见缺陷
2.1裂纹
与仅产生应力集中的某些不足比较来看，裂纹通常会影响尖端效应。在交变载荷条件下，它具有较大的膨胀，因为裂纹的大小和形状有差异，其扩展速度也将有差异，该领域不能评估具体裂缝的增长率和生长状态。此外，裂纹将直接损坏由热量引起的区域，由于母材焊缝中的高热量，焊缝结构就容易产生热裂纹。地铁的建设阶段内，框架材料为低碳钢，在焊接阶段中存在良好的性能。与中高碳钢比较来看，其塑性储量更高，开裂的机会也比更低，如果在焊接过程中电弧起弧或熄火不正确，则经常会出现活口裂纹。
2.2气孔
气孔是指在焊接阶段中金属凝固之前，熔池气体没有溢出时，在焊接接头中经常发生的间隙。 这类气体可以从外面的熔池中吸入，有些还会正在焊接时当发生反应，如此孔就会减少裂纹的有效横截面并降低界面强度。孔类型也可能导致泄漏，孔的存在也是主要的方面，氢孔还会增加冷裂，存在很高的风险。
2.3未熔合
将焊接填充材料，母材金属和在多层焊接金属填充层中尚未熔化的多种金属结合在一起，发生的错误就称作未熔合。在正常情况下，其允许焊接一段时间，但接头的强度和有效接头面积会降低，此外，还会引起应力集中和其他有害情况。
2.4未焊透
不完全焊透主要在某些根部位置，因为未焊透，两侧基础材料的根部区域就未良好地融合在一起，并存在一定的间隙，该间隙类似于裂缝，并且将直接从外部暴露出来，在峰值速度下，传播速度非常快，伤害也更高。
3地铁焊接构架探伤方法概述
3.1探伤方法
从焊接地铁框架的角度分析时，焊缝表面附近的致密孔，裂纹和缺陷非常普遍，在正常情况下，最敏感的传感器将在表面上或表面附近的检查过程中使用。由于钢板的焊接部分在正常条件下具有一定的高度，因此地铁框架的焊接部分不能被抛光或弄平，并且不能通过AC湿磁粉探伤检查进行检查，多余的高度应打磨平整，这对于地铁框架的焊接是不可能的。在正常情况下，焊缝中的一些危险缺陷（例如不完全熔深和裂纹）通常与焊缝表面不平衡，因此，用笔直的探针不能检测到焊接缺陷，因此，焊接缺陷检测过程主要用于倾斜探头的剪切波缺陷检测。
磁粉探伤区域在焊缝的两侧主要为50 mm，因为缺陷通常发生在熔体区，焊缝结构和某些热影响区， 在超声波检查期间，焊缝两侧的缺陷检测区域主要为10 mm，在缺陷检测过程中，必须清除液滴碎屑和表面油污，从超声波探伤的角度来看，扫描表面的粗糙度应控制在12.5微米之内。
3.2 磁粉探伤
3.2.1 探伤设备及试块
缺陷检测过程中使用的设备主要是CJE-II磁轭缺陷检测器，扁平测试块是根据国家标准的有关规定设置的。
3.2.2 探伤灵敏度校验
首先，需要控制提升力，当两个磁轭之间的距离达到100 mm时，应平稳提起平板试块3秒钟，这表明提升力超过44.1N，第二个是白光的强度，必须通过白光计检测对比度，保证工件表面的白色照度超过500 Lx，第三是试件的展示，A1-15 / 50用不同角度磁化标准样品的外圆和十字，以清晰显示轮廓。
3.2.3 缺陷判定
在显示磁性标记的过程中，通常与埋葬的深度和缺陷的性质有关，焊缝缺陷上的磁痕会在某些长宽比下显示出表面缺陷，例如裂纹，并且磁痕清晰可见。弯曲的或笔直的，如果焊缝表面存在诸如不完全熔深或熔渣之类的缺陷，磁性标记的轮廓将不清晰，并且显示内容将广泛且模糊。
3.3 超声波探伤
3.3.1 探头参数
控制探头的频率为4MHz，对于某些对接焊缝，应将剪切波探头的折射角控制为45度，60度和70度，对于角焊缝，应将剪切波探头的折射角设定为45度。
3.3.2 仪器的性能校验
在操作之前，必须使用CSK-IA型标准测试块来检测探伤仪的技术状态并检测探头的偏角，折射和前进距离。
3.3.3常见焊缝缺陷的判定
（1）裂缝。裂通常具有一定的深度，因此即使探头移动，反射的回波也会继续出现在一定范围内。 由于其方向，探针的位置和移动无法固定。对指示的裂纹长度具有恒定的影响，裂纹普遍存在气体，由于气体和金属之间的阻抗差很大，因此回波会变大。
（2）侧壁未熔合。侧壁未熔合通常条件下出现在焊缝熔合线的周围具有一定的指示长度，需要定位缺陷信号，如果出现在熔合线的周围沿焊缝纵向移动，一定范围内都能获得近似高度的反射波信号，那么可以认为是出现了侧壁未熔合等情况。
（3）层间未熔合。层间未熔合是因为位置不固定，可能会与裂缝混淆，裂缝取向不一定是水平、平直的，未熔合往往会分布在该层内焊缝周围，是水平平直的，所以通过横波探头多角度进行辅助定位，如果出现缺陷，回波信号在一定范围之内比较强烈，而且分析其深度基本不变，可以认为是层间未熔合。
（4）未焊透。未焊透通常条件下出现在焊缝的根部位置，呈线性分布，需要定位缺陷信号，如果出现在焊缝的根部，并且顺着焊缝纵向进行移动，可以获得持续的反射信号，则可以认为是未焊透。
（5）夹渣。夹渣的反射波幅通常条件下会受到材质以及加状态的影响，夹渣与金属之间如果出现气体或者分层的情况，声阻抗阻抗较大，那么反射波幅也较大，如果焊缝金属和夹渣的结合非常紧密，另外夹渣是非金属，那么焊缝金属间的阻抗差就较大，会出现较高的反射波幅，如果是金属，那么金属间的阻抗差相对较小，那么反射波幅较低。
结束语
总而言之，在金属构架无损探伤的过程中，磁粉探伤具有较高的灵敏性，而且费用较低，操作比较快捷，超声波探伤在对内部缺陷进行探测的过程中，具有较好的效果，可以对超声波探伤和磁粉探伤进行结合，发现裂缝当中的缺陷，提高地铁构架的焊接质量。
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