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1、 ICS 77.040.20 H 26 团 体 标 准 T/CSTM 00207-2020 无损检测 空心车轴超声检测方法 Non-destructive testing-Ultrasonic testing method for hollow axle 2020-09-25 发布 2020-12-25 实施 中关村材料试验技术联盟 发布 T/CSTM 00207-2020 目 次 前 言.1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 方法概要.2 5 安全要求.3 6 人员要求.3 7 检测设备.3 8 检测过程.4 9 检测结果评价.5 10 检测记录与报告.6 附 录 A
2、（资料性附录)车辆空心车轴超声检测对比试样轴及参数（以 CRH1A/B/E 型动轴为例）.7 附 录 B（资料性附录)日常性能校验标准（以 CRH1A/B/E 型动轴为例）.8 附 录 C（资料性附录)本标准起草单位和主要起草人.9 T/CSTM 00207-2020 前 言 本部分参照 GB/T1.12009 给出的规则起草。请注意本标准的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国材料与试验团体标准委员会无损检测技术及设备领域委员会（CSTM/FC94）提出。本标准由中国材料与试验团体标准委员会无损检测技术及设备领域委员会（CSTM/FC94）归口。T/CS
3、TM 00207-2020 1 无损检测 空心车轴超声检测方法 1 范围 本标准规定了轨道交通空心车轴超声自动检测方式。本标准适用于轨道交通空心车轴在运用阶段的超声检测，新造空心车轴超声检测可参照此标准。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 9445 无损检测 人员资格鉴定与认证 GB/T 12604.1 无损检测 术语 超声检测 GB/T 27664.1 无损检测 超声检测设备的性能与检验 第 1 部分：仪器 GB/T 27664.2 无损检测
4、 超声检测设备的性能与检验 第 2 部分：探头 JB/T 10061 A 型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件 JB/T 10062 超声检测用探头性能测试方法 3 术语和定义 GB/T 12604.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 检测螺距检测螺距 Feeding SteFeeding Step 车轴超声波检测时探头在螺旋检测过程中同一角度相邻两次检测轨迹之间的轴向距离。3.2 检测系统信噪比检测系统信噪比 Signal to Noise Ratio(SNR)of Detection SystemSignal to Noise Ratio(SNR)of Detection Sy
5、stem 基准缺陷超声信号幅度与超声波检测设备显示的最大背景噪声幅度之比。3.3 对比试样轴（实物试块）对比试样轴（实物试块）Reference AxleReference Axle 带有多个已知人工缺陷，与被检测空心车轴外形相同、材质及声学特性相近，用于校验检测设备灵敏度和验证检测区域系统可靠性的测试用空心车轴。3.4 基准缺陷 Reference Defect 用于缺陷检测灵敏度的校准与评估，具有已知形状、尺寸和位置的人工缺陷。3.5 PCGPCG 补偿补偿 Position Correction Gain CompensationPosition Correction Gain Comp
6、ensation 对位于空心车轴不同直径处的相同深度当量缺陷进行的增益补偿，使其达到相同幅度。3.6 疲劳缺陷疲劳缺陷 Fatigue DefectFatigue Defect 由于交变载荷引起工件部件或材料内部产生的裂纹。T/CSTM 00207-2020 2 3.7 材质缺陷材质缺陷 Material DefectMaterial Defect 金属材料在冶炼和浇注的过程中产生的冶炼缺陷，如偏析、非金属夹杂、气孔、缩孔和裂纹等。4 方法概要 4.1 检测原理 空心车轴检测采用超声反射技术。检测时，以车轴轴孔内表面为耦合面，超声波探头以轴向坐标和周向坐标正负方向组合的方式对整根车轴进行检测。
7、根据需要检测缺陷的取向和类型，以螺旋前进的检测方式，采用纵波双晶聚焦探头或直探头检测内部缺陷；采用轴向横波斜探头检测横向表面缺陷；采用周向横波斜探头检测纵向表面缺陷。超声波探头以相同的检测螺距、相同的时间间隔发射和接收超声波，超声波控制单元对接收到的信号进行处理并成像，如图1所示。图 1 空心车轴超声检测原理 4.2 优点及特点 检测的优点及特点：a)检测区域覆盖全；b)检测缺陷类型全；c)检测效率高；d)检测结果重复稳定性好；e)自动化程度高。4.3 局限性 检测方法的局限性：a)仅限于以中心孔内壁为探测接触面的超声检测；b)需有耦合剂充填满探头和接触面之间的空隙，以保证轴孔内耦合的均匀性；
8、c)对操作人员经验要求较高。4.4 应用 4.4.1 检测时机 T/CSTM 00207-2020 3 轨道交通空心车轴运用过程中的在线检测、退卸检测。4.4.2 主要用途 检测方法的主要用途：a)检测空心车轴横向缺陷；b)检测空心车轴内部材质缺陷；c)检测空心车轴纵向缺陷（根据检测需求添加）。4.5 影响因素 影响检测方法的相关因素：a)检测时耦合状态；b)振动、潮湿、粉尘场所，避免强电磁干扰；c)电源接地、供电质量；d)工作环境温度。5 安全要求 5.1 本章没有列出进行检测时所有的安全要求，使用本标准的用户应在检测应用中根据具体应用场景建立相应的安全准则。5.2 检测过程中的安全要求至少
9、包括如下要素：a)检测人员应遵守劳动安全防护规定，穿戴防护服与装备；b)检测过程中应做好被检车辆、轮对的防溜设置；c)电力车辆被检前应降弓断电并接地；d)检测设备应具有可靠的保护装置、保险措施、警示标识；e)检测设备使用的电源，应与大型机械、动力电源线分开并单独接线。6 人员要求 61 本章未列出所有的人员要求，使用本标准的用户应在检测应用时根据实际情况建立相应的人员准则。6.2 检测人员要求至少包括如下要求：a)检测人员应符合GB/T 9445标准要求，取得轨道交通行业认可的、超声检测相关工业门类的级或以上级别的资格证书，并经使用单位或其代理进行过专业操作培训；b)检测人员应熟悉被检测对象的
10、制造、加工、组装工艺状态，包括热处理状态或其它；c)检测人员应掌握锻件、铸件超声检测知识与检测经验，对检测原理也具有清晰的理解和认知；d)检测人员应掌握检测设备的使用、测试、保养要求及性能特点；e)检测人员应熟知车轴装车状态下易产生裂纹的部位，并能熟练、规范地按工艺及作业指导书进行检测作业；f)检测人员应熟悉有关劳动安全防护规定。7 检测设备 7.1 设备组成 空心车轴超声检测设备由超声检测单元、探头组件、对比试样轴等组成。7.2 设备功能 检测设备至少应包括如下功能：a)具备自动和手动控制检测工作模式；b)具备A显、B显等显示功能；c)具备检测结果存储、查询、统计、对比、打印功能；T/CST
11、M 00207-2020 4 d)具备自动生成检测报告功能；e)具备TCG、PCG补偿功能。7.3 设备技术指标 7.3.1 检测系统信噪比 检测系统信噪比：12dB（记录从发射脉冲后 10s 开始的全部检测范围内所有回波及背景噪声）。7.3.2 重复检测稳定性 检测系统对校验用对比试样轴连续探伤 10 次，各基准缺陷波幅重复性误差均3dB。7.3.3 定位精度 轴向移动2mm，周向旋转2。7.4 超声检测单元 7.4.1 技术性能 主要技术性能要求如下：a）增益或衰减器总衰减量：80dB；b）衰减器误差：0.5MHz15MHz 工作频率范围内，每 12dB 的工作误差1dB；c）垂直线性误差
12、：5；d）动态范围：26dB。7.4.2 性能测试方法 参照 GB/T 27664.1和JB/T 10061。7.5 探头 7.5.1 技术性能 超声探头技术性能要求如下：a)探头频率：2MHz5MHz；b)纵波双晶探头盲区：10mm；c)分辨力：12dB。7.5.2 性能测试方法 参照 GB/T 27664.2和 JB/T 10062。7.6 对比试样轴 对比试样轴及参数详见附录A，对比试样轴技术性能要求如下：a)对比试样轴应经检测合格，除人工缺陷外，应无1mm平底孔当量的缺陷；b)内、外表面应光洁无锈垢，无磕碰伤，无 0.5mm 深度当量的划痕。8 检测过程 8.1 检测作业前准备 8.1
13、.1 检测作业指导书或工艺卡片 确认作业指导书或工艺卡片。8.1.2 开机自检 设备自检通过后才能进行检测作业。8.2 日常性能校验 T/CSTM 00207-2020 5 日常性能校验要求如下：a)选择与所检测车轴对应的对比试样轴进行校验，以确定检测灵敏度；b)对比试样轴校验端面应与实际检测车轴端面相同；c)校验用对比试样轴所有规定的人工缺陷反射波幅达到满幅度的 80%15%，日常校验缺陷对照表详见附录 B。8.3 检测作业 检测作业要求如下：a)检测前填写或选择被检车轴的编号信息；b)检测人员根据检测图像确认检测结果。8.4 完工性能校验 完工性能校验要求如下：a)检测结束后，选用对应对比
14、试样轴的相同端面进行完工性能校验，以检测设备的技术状态；b)各人工缺陷被正常检出，波幅应40%，否则该班次所有检测失效。8.5 检测结果定量 检测结果定量方法如下：8.5.1 当量法 当缺陷反射面积比声束截面小时，采用当量法判定缺陷的当量大小。a)检测数据出现报警指示时，应对该车轴复核检测，排除异常导致的报警；b)复检确定为缺陷报警时，切换设备为手动模式，对缺陷所在位置进行手动检测，获取缺陷周向角度信息以及最高反射波幅信息H1；c)根据缺陷类型，选取对比试样轴上相同类型、相同或相近位置的人工缺陷进行对比；d)将对比试样轴上选定的人工缺陷周向位置旋转到与实际缺陷相同角度，采用手动模式检测对比试样
15、轴上选定的人工缺陷，获取人工缺陷最高反射波幅信息H2；e)将缺陷最高反射波幅与对比试样轴上选定人工缺陷最高反射波幅进行对比，按公式（1）进行计算确定缺陷当量大小。=21log20HH （1）式中：自然缺陷相对人工缺陷当量大小(单位 dB)；H1自然缺陷最高反射波幅；H2人工缺陷最高反射波幅。8.5.2-6dB 法 当缺陷反射面积比声束截面大时，采用-6dB法测量缺陷的延伸度。设备切换为手动模式，对缺陷所在位置进行手动检测，采用-6dB法测量缺陷边界，确定缺陷面积。9 检测结果评价 检测结果评价处理方法如下：a)被检车轴存在深度当量大于或等于对比试样轴外表面横向人工缺陷时，车轴判废；b)被检车轴
16、存在小于对比试样轴外表面深度当量的横向人工缺陷，但该缺陷确认为疲劳缺陷，且无法消除的，车轴判废；c)被检车轴存在大于或等于对比试样轴内部材质缺陷当量的缺陷，车轴判废；d)被检车轴存在小于对比试样轴内部材质缺陷当量的缺陷，车轴应定期跟踪观察。T/CSTM 00207-2020 6 10 检测记录与报告 10.1 检测记录 检测记录要求如下：a)应按检测作业指导书或工艺卡片的要求记录检测数据和有关信息，除此之外，还应至少包括检测报告中的内容；所有记录的保存应符合有关法规、标准和（或)合同的要求；b)空心车轴检测系统的原始检测数据应定期进行备份，保存期为车轴寿命期；c)打印及填写的记录表应统一保管，
17、保存期为车轴寿命期。10.2 检测报告 检测报告应至少包括如下内容：a)检测日期；b)检测地点；c)检测人员；d)报告编号；e)检测单位；f)检测设备型号；g)检测设备编号；h)被检工件型号；i)被检工件编号（编号应唯一)；j)走行公里数；k)检测结论；l)检测人员、质检人员等相关人员签字。T/CSTM 00207-2020 7 附 录 A（资料性附录)车辆空心车轴超声检测对比试样轴及参数（以 CRH1A/B/E 型动轴为例）A.1 CRH1A/B/E 型对比试样轴见图 A.1。图 A.1 CRH1A/B/E 型对比试样轴 A.2 其它轴型对比试样轴人工缺陷位置可参照图A.1 和表A.1，在车
18、轴的轴颈、卸荷槽、轮座、轴身、制动盘座等承受载荷位置进行设置。A.3 基准缺陷为平底孔缺陷和车轴直径最大处 1mm深横向缺陷。表 A.1 CRH1A/B/E 型动车组空心车轴对比试样轴人工缺陷参数 缺陷编号 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 缺陷 位置 距 A 端 140 180 315 445 615 755 935 1115 1515 1805 1935 2070 2110 距 B 端 2110 2070 1935 1805 1635 1495 1315 1135 735 445 315 180 140 缺陷类型 横向 缺陷 横向 缺陷
19、横向 缺陷 横向 缺陷 横向 缺陷 平底孔 纵向 缺陷 横向 缺陷 横向 缺陷 横向 缺陷 横向 缺陷 横向 缺陷 横向 缺陷 缺陷深度（mm）10.1 10.1 10.1 10.1 10.1 60.1 20.1 0.50.1 10.1 10.1 10.1 10.1 10.1 缺陷长宽度（mm）0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 20.1 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 基准缺陷 内部基准缺陷：D6 横向基准缺陷：D9 T/CSTM 00207-2020 8 附 录 B（资料性附录)日常性能校验标准（以 CRH1A/B/E 型动轴为例）表 B
20、.1 CRH1A/B/E 型动车组空心车轴超声波检测日常校验缺陷对照表 探头 检测轴端（A/B）缺陷编号 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D9 D10 D11 D12 D13 双晶片聚焦组合探头 A B 轴向斜探头（正向）A B 轴向斜探头（负向）A B 周向斜探头（正向）A B 周向斜探头（负向）A B 备注 T/CSTM 00207-2020 9 附 录 C（资料性附录)本标准起草单位和主要起草人 本标准起草单位：北京新联铁集团股份有限公司。参编单位：中国特种设备检测研究院、中国铁路济南局集团有限公司、中国铁路上海局集团有限公司、中国铁路广州局集团有限公司广州动车段、中国铁路南昌局集团有限公司、大秦铁路股份有限公司湖东电力机务段、中车唐山机车车辆有限公司、中车株洲电力机车有限公司、中国铁路广州局集团有限公司机务部、北京航空航天大学、广东工业大学、华东交通大学、南京林城亿轮轨道交通技术有限公司。本标准主要起草人：谭鹰、张旭亮、张闪、吴艳杰、郑阳、徐占山、厉浩、杜新伟、王伟、刘宪、李来顺、段怡雄、凌璋、周正干、纪轩荣、肖乾、刘少瑛、单继光、刘丰迪、王迎宽、葛静、李冬静、马林红、蒲航。