大型工业CT在机车关键部件无损检测中的应用

　　随着铁路客运列车进行大面积提速，提速的压力迫使货运列车也要进行提速，其重载、高速的行驶特点对机车关键部件的安全性进一步提高了要求。摇枕、侧架、车钩等作为列车转向架的重要组成部分，对列车行驶安全起到至关重要的作用。目前国内生产新旧型号的摇枕、侧架的厂家接近 30 家，年产量逼近 40 万件。各生产厂家对该类产品缺少足够的高穿透力的检测手段，没有统一的检测标准。摇枕、侧架为转向架主要承载结构，一旦出现质量问题，极易导致重大事故发生。各生产制造厂家都非常谨慎，亟须具有高穿透力的检测设备对机车关键部件进行大批量的无损检测[1-2]。

　　工业 CT 无损检测系统是以辐射成像技术为核心，将核技术、计算机、控制、精密机械等集于一体的先进无损检测设备。从 1988 年清华大学研制成国内第一个γ射线工业 CT 实验装置和 1990 年清华大学与北京航空材料研究所合作研制成国内第一台 X 射线工业 CT 实验系统的 20 多年来，我国工业 CT 的研制和应用取得了明显的进步[3-5]。

　　将大型工业 CT 技术应用于摇枕、侧架的无损检测，研发能够对最大直径 700mm，长2500mm 的摇枕、侧架工件的内部结构及其内部的气孔、砂眼、夹杂物、缩孔、疏松、冷隔、裂纹等铸造缺陷进行无损检测的高效率、高精度的 CT/DR(Computed Tomography/DigitalRadiography)扫描系统，对于提高了机车车辆关键部件产品的可靠性，满足该行业的产品质量保证需求具有重要的意义。

　　本文介绍应用于铁路机车关键部件，如摇枕、侧架、车钩、车尾框等，进行快速制造缺陷检测的大型工业 CT 专用无损检测系统，论述其系统设计和扫描工作流程，并通过实例介绍大型工业 CT 在摇枕、侧架等无损检测的应用。

　　1 工业 CT 检测的特点

　　目前国内外用于工件内部缺陷的无损检测的方法很多，如超声、微波、红外(扫描和成像)、激光全息、声全息等常规和 X 射线照相、工业 CT 等非常规的无损检测方法。对铁路车辆关键部件的质量检测主要采用荧光磁粉、超声和 X 射线胶片照相，但均难解决大尺寸铸造部件的内部缺陷检测问题[6-7]。

　　我们采用的大型工业 CT 无损检测系统的基本工作原理是：射线源在受控状态下产生扇形高能 X 射线;X 射线穿透待检工件后发生衰减，不同的衰减程度反映了工件内部信息;探测器及后续系统接收 X 射线并将其转换为数字信号;在 DR 扫描过程中，通过工件的平移获取整体投影数据，在 CT 扫描过程中，通过工件的旋转从多个角度获取投影数据;对所获投影数据进行处理、重建，即获得工件的透射和断层图像[3-4]。在众多无损检测方法中，将工业 CT 技术应用于铁路机车关键部件的缺陷无损检测的优势有以下几方面[8]：