鐵水車架輪對軸檢測
受江西某鋼廠設備部委托我司于2020年3月24-31日,對該廠物流運輸部運輸站火車鐵水車架（見附圖1）輪對軸進行檢測。據了解該廠的鐵水車架軸已使用12年，2020年3月初在運行過程中發生了一根軸斷裂（見附圖2/3），幸運的是未發生重大的安全事故，業主為排查安全隱患決定對正在使用的車軸進行無損檢測。
在接到本次檢測任務后，我司領導高度重視并在檢測前帶領高級技術人員到現場查看事故軸斷裂情況，并向業主方相關人員了解運行工況?；氐焦疽院蠼M織技術骨干召開會議，結合發生斷軸的位置，軸在運行中主要的應力集中區（在役缺陷產生的敏感區）及運行工況。制定了有針對性的檢測工藝。
本次采用的檢測工藝：1、縱波直探頭（2.5P Ф20）在軸的兩個端面進行檢測（見附圖4/5/6）主要是為檢測軸的透聲不良、大的疲勞裂紋及制造的原始缺陷;2、橫波斜探頭(2.5P 13*13 K1/1.5)在軸面進行檢測（見附圖7/8/9）主要是為了發現早期的疲勞裂紋。由于軸的端面加工有用于安裝端蓋的螺絲孔，由于位置受限因此未能使用小角度探頭在軸端面進行檢測，故采用斜探頭（K1/1.5）在軸面進行檢測，檢測時發現在距輪內側邊邊緣往外8-12mm處有回波，深度顯示在200-212mm，整圈斷續都存在回波且波形比較尖銳。結合業主方提供的設計圖紙，發現在此位置并沒有固定結構。為慎重起見，我們在檢測過程都詳細記錄了此類回波。在后面檢測過程中發現絕大部分軸都存在同樣的情況。當檢測到1#車架西面第1根軸（1#車架-西1軸）的時候軸面斜探頭檢測有前述的回波，并且用直探頭在軸的兩端進行檢測也發現缺陷回波且和斜探頭發現的回波是在同一水平位置（其余軸在端面用直探頭進行檢測時除了一些固有結構波以外均未在此位置出現有回波）。
經過我方與國內多名杰出行業專家的溝通并結合工作經驗，為驗證檢測結果的準確性我方采用以下2種工藝方法進行了再次驗證：
1、改變工藝技術參數（之前在檢測過程中我們就用K2的探頭進行驗證過發現也有回波，只是波幅較K1的要低，水平和深度還是一致）
2、做1：1聲場掃查路徑圖（發現在探頭聲束走過的路徑中并沒有能夠引起回波的結構）。
檢測結束以后，我們對檢測數據做了匯總，本次共檢測140噸鐵水罐車架48根軸，其中45根軸在軸面用斜探頭檢測都發現在相同位置有回波，沒有異?；夭ǖ?根。我們將檢測結果匯報給業主以后，業主也大為震驚，檢測48根無異常的只有3根，不合格率達到了94%，業主當即決定選兩根軸將進行退輪驗證（見附圖10/11），經過退輪后，我方磁粉檢測驗證結果為明顯裂紋（見附圖12/13）。
圖1 圖2 圖3
圖4 圖5 圖6
圖7 圖8 圖9
圖10 圖11
圖12 （裂紋1） 圖13（裂紋2）
最終總結：裂紋1為1#車架西1軸，用斜探頭檢測顯示裂紋深度為25mm(直探頭在端面也能發現此位置的回波)；裂紋2為3#車架西2軸，用斜探檢測顯示裂紋深度為5mm(直探頭在端面未能發現此位置的回波)根據磁粉檢測的驗證結果再結合出現裂紋的位置正是交變應力的集中區，并且與3月初斷軸位置基本一致。同一批軸在同樣的運行工況下出現批量性的疲勞裂紋情況還是存在的。
原因分析：車軸疲勞裂紋的產生必定有疲勞源，疲勞源的產生有以下幾方的原因：
1、車軸制造過程中，由于工藝原因使車軸本生帶有缺陷，在長期循環交變應力作用下缺陷進一步發展成裂紋源
2、由于輪心是通過過盈配合壓裝在車軸上的，在長期交變應力作用下，在軸表面車輪鑲入部會產生應力集中
3、車軸在長期交變應力作用下，材質強度降低，出現點狀或發紋狀疲勞源
車軸出現疲勞源后，車軸在使用過程中反復受到交變應力的作用，當交變應力的大小超過一定的限度并經歷足夠多次的交替重復后，疲勞源將會繼續發展并逐漸形成宏觀裂紋，最終出現斷裂的情況。在役車軸在不退車輪的情況下采有超聲波進行檢測是最為有效的方法。在檢測過程中發應力集中區存在疑似裂紋波時，應詳細記錄好，并盡可能通改變檢測位置，改變工藝參數進行驗證，從而使檢測結果更加準確。
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