高速铁路列車(chē)，是指能(néng)以高速度持续运行的铁路列車(chē)，最高行驶速度一般要达到200km/h及以上。其具有(yǒu)快捷舒适、平稳安全、节能(néng)环保等优点，可(kě)满足日益增長(cháng)的出行需求，深受当代人们的欢迎。
我國(guó)所产的高铁类型可(kě)分(fēn)為(wèi)和谐号CRH系列和复兴号CR400AF等，这类車(chē)辆大體(tǐ)可(kě)以认為(wèi)由車(chē)辆車(chē)體(tǐ)和車(chē)辆转向架两部分(fēn)组成。其中車(chē)體(tǐ)包括車(chē)顶、侧墙、边梁、横梁和骨架等均采用(yòng)大面积铝合金挤压型材经加工后制成，起着保护車(chē)身强度，防腐蚀和防火的作用(yòng)。转向架分(fēn)為(wèi)动車(chē)转向架和拖車(chē)转向架，它们的主要结构基本一致，均采用(yòng)H型构架、无摇枕、空心轴轮对、铸钢轴箱體(tǐ)、铝合金前盖和铸铝整體(tǐ)齿轮箱结构。转向架一方面支撑着車(chē)體(tǐ)的重量，另一方面也连接着車(chē)轮和電(diàn)机，负责整个車(chē)辆的牵引和制动，且在运行过程中承载着巨大的震动和应力。同时，转向架由轮对和转向架骨架构成，一旦这些关键部位的零件在运行中出现破损，会立刻引起较大的交通事故，造成巨大的人身和财产损失。因此，為(wèi)了保障高铁車(chē)辆能(néng)够安全运行，需要定期开展高铁車(chē)辆缺陷的检测和预警。这也是高铁車(chē)辆隐患整治的基础和必需的工作，并且对于轨道車(chē)辆安全隐患整治以及防止車(chē)辆运行事故等都具有(yǒu)重要的指导意义。
在我國(guó)高铁制造检修过程中，无损检测技术為(wèi)产品质量和使用(yòng)安全做出了重要贡献。随着中國(guó)铁路事业的发展，列車(chē)速度和载重量的不断提高，相应地对货車(chē)质量和可(kě)靠性要求也越来越高，各种車(chē)型关键零部件的无损检测范围也逐步扩大。但是目前现行的无损检测方法众多(duō)，当前对于車(chē)體(tǐ)、转向架、轮对等高铁車(chē)辆关键部位对应的无损检测方法也缺少具體(tǐ)的分(fēn)析和综述，因此本文(wén)全面对比和分(fēn)析了不同无损检测方法在高铁車(chē)辆缺陷检测领域的应用(yòng)，对車(chē)辆关键部位缺陷的无损检测方法给出了具體(tǐ)建议。
一、常用(yòng)无损检测方法的原理(lǐ)介绍
无损检测方法是缺陷检测技术的一个重要组成部分(fēn)，是在不破坏受检对象的前提下,测定和评价物(wù)體(tǐ)内部或表层物(wù)理(lǐ)和机械性能(néng)及各类缺陷的综合性应用(yòng)检测科(kē)學(xué)。无损检测技术是在不损伤被测物(wù)體(tǐ)的结构性能(néng)和使用(yòng)性能(néng)的基础上，利用(yòng)声、光、電(diàn)、热、磁和射線(xiàn)等物(wù)理(lǐ)现象与检测物(wù)质相互作用(yòng)的特点，对重要的机器零部件进行检测。检测内容包括对零件等进行的表面缺陷检测和内部缺陷检测, 并以此判断缺陷的位置、大小(xiǎo)、形状和种类，对材料性能(néng)进行评价，从而保证零件的质量, 提高产品的使用(yòng)性能(néng)。无损检测的应用(yòng)范围随科(kē)學(xué)和生产的发展日趋广泛, 几乎涉及到國(guó)民(mín)经济各部门。
无损检测主要分(fēn)為(wèi)六大类: 超声波检测、射線(xiàn)检测、電(diàn)磁涡流检测、磁粉检测、渗透检测和无损检测新(xīn)技术。除此之外，还包括最简单的目视检测。下面具體(tǐ)介绍一下各无损检测方法的原理(lǐ)及优缺点。
1、目视检测
目视检测就是通过肉眼直接观察零件的表面，判断零件是否存在缺陷。这种检测方法虽然简单，快速，经济，但是存在明显的缺点，即需要检测人员视力好且只能(néng)检测零件表面。目视检测常常用(yòng)于目视检查大型零件的焊缝，在民(mín)航快速评估中应用(yòng)较多(duō)。
2、超声波检测
超声波检测利用(yòng)超声波遇到缺陷形成反射或者衍射的原理(lǐ)来判断是否存在缺陷。它的优点就是方向性好，穿透力强，对操作人员无害，缺点是不适用(yòng)于面积大，形状复杂和表面粗糙的零部件。超声波检测适合于应用(yòng)在铝合金表面的缺陷探伤检测。
3、射線(xiàn)检测
射線(xiàn)检测是利用(yòng)各种射線(xiàn)对材料的渗透性能(néng)及不同材料对射線(xiàn)的吸收、衰减程度的不同，是底片感光成黑度不同的图像来进行检测的。它作為(wèi)一种行之有(yǒu)效的材料内部缺陷检测手段在工业中有(yǒu)广泛的应用(yòng)。它的优点包括适用(yòng)性广，对零件的形状及其表面的粗糙程度无严格要求，且能(néng)直观地显示缺陷的影像，便于对缺陷进行定位。其缺点是具有(yǒu)放射性，危害大，成本高，对平面缺陷的检测灵敏度较低，因此射線(xiàn)检测更适用(yòng)于对零件气孔、夹渣等體(tǐ)积型缺陷进行检测，目前其主要应用(yòng)于对铸件和焊件的检测。
4、電(diàn)磁涡流检测
電(diàn)磁涡流检测是利用(yòng)電(diàn)磁感应原理(lǐ)，通过测定被检工件内感生涡流的变化来无损地判断导電(diàn)材料及其零件的性能(néng)，或发现材料缺陷的无损检测方法，其优点包括灵敏度高，应用(yòng)范围广，更容易实现自动化，特别是对管、棒等型材有(yǒu)着较好的检测效率，缺点就是在检测形状较复杂的零件时，涡流检测的效率相对较低。因此，電(diàn)磁涡流检测在导電(diàn)的管、棒型材及非磁性导電(diàn)材的缺陷检测领域有(yǒu)较好的应用(yòng)。
5、磁粉检测
磁粉检测是利用(yòng)磁粉的聚集显示铁磁性材料及其工件表面与近表面缺陷的无损检测方法，其优点是可(kě)以直观地显示出缺陷的形状、位置与大小(xiǎo)，灵敏度高，应用(yòng)范围广，检测速度快且工艺简单，缺点是该方法即适合于板材、型材、管材等原材料及半成品表面及近表面缺陷的检测，也可(kě)用(yòng)于机械设备及压力容器的定期缺陷检查。
6、渗透检测
渗透检测是一种利用(yòng)毛细作用(yòng)将带有(yǒu)颜色的渗透液喷涂在材料焊缝表面，让渗透液渗入材料内，清洗后施加显像剂显示缺陷颜色的无损检测方法。它具有(yǒu)操作简单，缺陷显示直观，灵敏度高，检测费用(yòng)低等优点，但它也具有(yǒu)不适合多(duō)孔材料缺陷检测的缺点。因此该方法适合于表面细腻，加工精巧的零部件。
7、无损检测新(xīn)技术
无损检测新(xīn)技术包括磁记忆检测技术，激光全息技术，微波检测技术和红外检测技术等。这些新(xīn)技术在高铁車(chē)辆的缺陷检测领域的应用(yòng)效果有(yǒu)待进一步分(fēn)析和研究。
二、常用(yòng)无损检测方法在高铁車(chē)辆缺陷检测领域的应用(yòng)与比较
1、車(chē)體(tǐ)缺陷检测
对于高铁車(chē)辆的車(chē)體(tǐ)，以铝合金钢板的应用(yòng)最為(wèi)广泛。車(chē)體(tǐ)采用(yòng)薄壁筒形的整體(tǐ)承载式轻量化结构，主要构成部分(fēn)如車(chē)顶、侧墙、边梁、横梁和骨架等均采用(yòng)大面积铝合金挤压型材经加工后制成，型材与型材间通过纵向焊缝形成相应的机械结构。由此可(kě)见，铝合金钢板車(chē)體(tǐ)在制造过程中存在大量焊缝，且在車(chē)辆运行过程中受自身张力和如雨水、冰雹、沙尘等外界环境的影响，极易对車(chē)身结构产生损伤。
对于車(chē)體(tǐ)缺陷的检测，常使用(yòng)的无损检测方法為(wèi)目视检测法和超声波检测法。目视检测法即通过目视或者借助强光手電(diàn)筒进行整个車(chē)體(tǐ)目视检查，观察焊缝气孔等缺陷。目视检测操作简便，无需借助复杂的辅助器具，适用(yòng)于较明显、可(kě)用(yòng)肉眼直接观察到的車(chē)體(tǐ)焊接缺陷。但是車(chē)體(tǐ)铝合金焊缝连接处缺陷经过底漆、中涂、腻子、面漆等工序后容易被掩盖，大部分(fēn)内部分(fēn)层缺陷极难通过目视检测直接发现，这时需要使用(yòng)超声波检测法对内部分(fēn)层缺陷进行检测。超声波检测法需要使用(yòng)超声波探伤仪，选择合适的探头，并将車(chē)體(tǐ)表面进行清洁，同时还需要注意的是，車(chē)體(tǐ)铝合金材质的晶粒较大，仪器不宜选择过高的发射频率。超声波检测法非常适合铝合金板材内部一出现的分(fēn)层缺陷的检测和诊断，具有(yǒu)效率高，速度快，检测准确的特点。
2、转向架缺陷检测
車(chē)辆转向架一方面支撑着車(chē)體(tǐ)的重量，另一方面也连接着車(chē)轮和電(diàn)机，负责整个車(chē)辆的牵引和制动，且在运行过程中承载着巨大的震动和应力，一旦这些关键部位的铁磁性构件在运行中出现破损，会立刻引起较大的交通事故，造成巨大的人身和财产损失。以中車(chē)青岛四方股份有(yǒu)限公司生产的时速250公里速度级动車(chē)组和谐号高速列車(chē)CRH2A車(chē)型CRH2A車(chē)型為(wèi)例，車(chē)辆转向架包括动車(chē)转向架和拖車(chē)转向架，其主要结构基本一致，主要由H型构架、无摇枕、空心轴轮对、铸钢轴箱體(tǐ)、铝合金前盖和铸铝整體(tǐ)齿轮箱结构构成，其中构架作為(wèi)转向架的主體(tǐ)组成部分(fēn)，其主要构成為(wèi)钢板、铸钢和无缝钢管等材料的焊接结构，因此在转向架构架中存在铁磁性构件，如钢板，铸钢等。
对于車(chē)辆转向架构架的缺陷检测，可(kě)以采用(yòng)超声波检测方法和磁粉检测方法，其中超声波检测方法与車(chē)體(tǐ)检测相似，而磁粉检测方法是使用(yòng)便携式磁粉探伤仪对转向架刚性结构的表面缺陷进行有(yǒu)效定位和检测。值得注意的是，若转向架构架表面存在油漆层，需将油漆层剥离以避免干扰。同时新(xīn)兴的磁记忆检测技术可(kě)以在不损害构件的前提下检测转向架构架的早期应力集中，从而起到缺陷定位和预警的效果，也不失為(wèi)一种好的方法。
3、轮轴缺陷检测
高铁車(chē)辆的轮轴由車(chē)轮和車(chē)轴两部分(fēn)组成，其中車(chē)轮作為(wèi)車(chē)辆走行部的重要部件，极易产生各种类型的缺陷，包括車(chē)轮断裂、踏面擦伤、硌伤、滚动解除疲劳和剥离等。对于相对明显的車(chē)轮断裂等缺陷，直接进行目视检测。而对于其他(tā)类型的車(chē)轮缺陷，主要采用(yòng)磁粉检测和超声波检测，其中磁粉检测可(kě)以有(yǒu)效检测車(chē)轮表面细小(xiǎo)的缺陷，而超声波检测可(kě)以对車(chē)轮和制动盘等压装部位的内部进行缺陷检测。高铁車(chē)辆的車(chē)轴一般会喷涂防锈剂，虽然仍然可(kě)以使用(yòng)磁粉检测但并不方便，因此車(chē)轴的无损检测方法通常是目视检测和超声波检测。車(chē)轴目视检测需要先观察車(chē)轴外表面涂装没有(yǒu)破损(斑点，切口)。若為(wèi)小(xiǎo)的破损，没有(yǒu)外露金属，则可(kě)以利用(yòng)超声波检测对内部进行缺陷检测。若車(chē)轴表面出现较宽范围的涂装破损或明显的腐蚀，必须马上更换轮对，且须进行必要的维修措施。
4、車(chē)钩缺陷检测
車(chē)钩是连挂机車(chē)和車(chē)辆或車(chē)辆和車(chē)辆之间的关键零部件，其主要作用(yòng)是传递牵引力及冲击力，并使車(chē)辆之间保持一定距离。磁粉检测、超声波检测和射線(xiàn)检测是車(chē)钩检修中常用(yòng)的无损检测方法。其中磁粉检测可(kě)以对車(chē)钩缓冲器各零部件的表面及近表面缺陷进行诊断，无法对内部缺陷进行检测，有(yǒu)一定的局限性；采用(yòng)射線(xiàn)检测可(kě)以直观显示車(chē)钩内部缺陷形貌，且灵敏度较高，且研究表明射線(xiàn)检测能(néng)检测出的最小(xiǎo)缺陷尺寸要小(xiǎo)于超声波检测，因此射線(xiàn)检测适合较小(xiǎo)尺寸缺陷的检测；采用(yòng)超声波检测则可(kě)以得到缺陷的深度信息，它适合于車(chē)钩材质较厚位置的检测。