中国铁路呼和浩特铁路局集团有限公司 集宁机务段
摘要：我段HXD3C/D型机车车轮踏面剥离现象较多，影响机车运用效率、运输安全和轮对使用寿命，本文从机车轮对踏面剥离形式和材料失效机理上分析踏面剥离的类型及原因，同时利用日常超声波探伤检测经验，提出了预防性措施和补强办法。
关键词：机车轮对；踏面剥离；探伤检测
一 问题的提出
我段配属HXD3C/D型机车2018年6A系统报警类信息总计6057条，其中走行部监测子系统报警信息（主要是踏面不同程度的剥离造成的踏面Ⅰ级报警）4348条，占71.78%。一旦轮对踏面出现剥离现象，必须扣车镟修，剥离现象严重时则必须更换轮对。同时，因踏面剥离造成超声波探伤检测时存在异常反射回波现象，易与轮辋裂损故障混淆，为确保旅客列车安全，需准确鉴定裂损情况，有时会造成机车长时间停留或大面积扣车现象。为提高机车运用效率，减少配件成本支出与人力资源浪费，该分析是十分有必要的。
二 踏面剥离产生的机理、形式及特征
1 从材料失效机理上分析
机车制动时，轮/轨间的摩擦主要以热传导方式传播。直流机车多采用闸瓦制动，靠踏面与闸瓦间的摩擦实现，二者接触面积大，热影响范围宽且温升平缓，踏面剥离现象较少。而HXD3C/D型机车采用盘型制动，其摩擦热来自轮对与钢轨间的滑动或滚动摩擦，二者接触面积小，热影响范围窄且温升剧烈，甚至达到材料的相变温度以上，从而产生局部奥氏体化；制动结束后，由于轮对与钢轨间的冷却散热，接触区域温度会快速下降，产生局部淬火现象，进而产生脆性马氏体组织，剥离现象增多。
2 从踏面剥离产生的形式上分析
机车高速运用时，轮/轨间产生大量的摩擦，加剧了轮对踏面的疲劳、剥离。主要表现为表1所示的四种情况。
从现场数据看，剥离主要出现在机车的1、3、4、6位轮对，剥离状态主要为长度5-10mm，深度1mm以内的间隔性剥离坑，剥离面分布在踏面的半周至一周不等。剥离主要发生在机车的导向轮，说明材质并不是引起剥离的主要原因，应该是由于踏面长期受到各个方向上不断变化的负载的结果。
3 采取措施
要求整备车间加强6A系统数据的转储分析，当发生“踏面I级报警”时，须结合唐智公司走行部分析软件作进一步深度分析，并认真检查报警机车踏面实际情况，若确定为踏面轻微剥离（剥离程度在规定范围之内）时，反馈技术、质检部门进行质量跟踪，适时安排镟轮处理。如果未发现踏面剥离现象，须及时反馈相关部门，作进一步检查分析。
三 异常反射回波问题分析
我段HXD3C1030、1034、1039连续3台机车探伤检测中发现异常反射回波现象，当时判断为轮辋裂损或轮辋裂损初期扩展导致，立即反馈连车公司，展开联合调查。
1 回波异常情况复验
目视检查踏面表面均未见明显常规剥离特征，回波波形均为林状显示，最大回波深度分布在4～8.5mm 范围内，当量尺寸均大于Ф3mm，呈单处或多处面状区域连续分布，与车轮剥离回波特征相似。
2 缺陷性质的判定
为保证超声波探伤的可靠性、有效性，降低踏面表面局部状态不良对探伤耦合性能的影响，对踏面进行镟修后再次进行探伤检测，3台车回波显示正常。镟修后的踏面缺陷特征符合TB/T 3154-2007《机车车辆车轮和轮箍伤损代码》中关于接触疲劳剥离特征的规定。
同时TB/T 3154-2007规定“接触疲劳剥离伤损主要原因为：由于轮轨接触疲劳造成的伤损，轮轨接触应力累积应变所致。”
四 处理措施的制定
通过对车轮踏面特征、异常反射回波形态、回波深度、回波分布等方面信息的分析研究，再结合其他集团公司的反馈情况，制定以下措施：
如探伤过程中发现异常回波，首先对车轮踏面进行最小进刀量（半径方向 0.5mm）的镟修，然后目视检查判定车轮踏面质量：
如踏面存在可视剥离特征，则异常反射回波为踏面剥离所致，应继续镟修，彻底清除剥离缺陷（镟修后最好进行一次复探）。
如踏面光滑平整或呈条形连续锯齿状或有夹杂，则该异常反射为车轮轮辋裂或内部缺陷所致，此时要采用双晶探头对缺陷当量尺寸进行检测。如当量尺寸不大于Φ2mm，该车轮可继续装用，同时要加强探伤监控，如在下一探伤周期发现缺陷存在扩大趋势，应立即更换车轮；如缺陷当量尺寸大于Φ2mm，应立即更换车轮。
五 结束语
1根据对车轮早期踏面剥离的监控发现，踏面微小损伤后，会随着车轮的反复冲击，剥离面积迅速扩大，若在合适时机对不到限的剥离进行镟修，可延长轮对使用寿命，从而节省大量的材料成本支出。
2 上述探伤检测措施实施后，我段HXD3D0380、0428、0381、0264、0257、0321、0370等7台机车按上述办法处理后均恢复正常，压减了大量的机车停时和人力、物力的浪费。
参考文献：
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论文作者:徐殿刚
论文发表刊物:《科技新时代》2019年7期
论文发表时间:2019/9/11
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