活塞杆表面裂纹的磁粉探伤方法剖析

[2019-03-19]

活塞杆是往复压缩机上的重要部件,长期在拉伸力(tensile pull)作用下工作,如果存在表面裂纹,将会不断扩展,直至断裂,不但会影响到压缩机的使用寿命,还会给人民的生命财产造成巨大损失。因此,在不同的时期,采用相应的磁粉探伤方法,及时发现活塞杆表面裂纹,是保证活塞杆质量、避免事故的有力措施(指针对问题的解决办法)。

1 活塞杆产生表面裂纹的原因及特征的分析

1.1 制造过程中的活塞杆产生表面裂纹的原因及特征分析

1) 锻造裂纹:锻造时用材不当、锻造比小、温度不合适等原因都可能产生锻造裂纹。此类裂纹一般呈方向不定的曲线(Curve)或锯齿状。

2) 磨削裂纹:加工过程中工艺不当产生的。一般与磨削方向成一定角度,往往成状或平行线状。

3) 热处理裂纹:热处理工艺不合理。如淬火温度(temperature)不合适、冷却速度快等原因造成的。一般呈直线状或放射状。

1.2 服役期间的活塞(piston)杆产生表面裂纹的原因及特征分析

1)光杆部位表面裂纹

由于注油器失灵,无润滑油而造成光杆部位干摩擦,时间长了便会过热,产生细微的表面裂纹,在运行中受交变载荷作用,将使表面裂纹不断扩展,严重时造成断裂。此类裂纹一般出现在活塞杆纵向,呈细微的平行线状。

2)丝扣部位表面裂纹

由于活塞杆是在交变载荷(拉伸、压缩)下工作的,此载荷在整根活塞杆是大致均匀分布的。但活塞杆与十字头连接部位的螺栓,因为在装配时由于某种原因(制造、安装、磨损)使螺母承受面受力不均匀或十字头与活塞杆的中心出现偏差,在活塞杆上产生折叠应力,再加上螺帽结构上均荷特性差,切削出来的螺纹表面凹凸尖锋愈近齿根中心,愈加严重,造成齿根部位应力特别集中。在交变载荷作用下,极易产生疲劳裂纹,并沿螺栓横断面扩展,达到一定程度便造成活塞杆断裂。此类裂纹一般出现在活塞杆周向,沿齿根扩展,多为浓密直线状。

2 探伤方法

2.1 对制造中精加工后的活塞杆的磁粉探伤

对制造中精加工后的活塞杆一般采用大型卧式磁粉(magnetic particle)探伤机进行湿粉连续法探伤较为适宜。注意的是对循环(continue)使用的磁悬液应定期对其浓度进行测定。即一般情况下,100 mL悬液中磁粉(非荧光)沉淀(precipitation)体积为
  1. 2-
  2. 4 mL。

2.1.1 采用轴向通电法巡查活塞杆纵向裂纹

将活塞杆两端打磨好,夹在探伤机上,按经验公式1)选取磁化电流。然后,将A型灵敏度试片无人工缺陷面朝外,用透明胶带将其平整的粘贴在被检活塞杆表面上,对其施加磁悬液进行磁化,来检查灵敏度是否达到要求,操作方法是否正确。如果不能清晰地观察到试片上的人工缺陷,则需重新调整磁化标准,直至达到要求。因为采用的是湿粉连续(Continuity)法,所以首先应保证整个检测(检查并测试)面具有良好的润湿性,磁悬液必须在通电时间内施加完毕,通电时间为1-3s。为保证磁化效果应至少反复磁化两次,停施磁悬液至少1 s后才可停止磁化。

2.1.2 采用线圈磁化法检查活塞(piston)杆横向裂纹

当活塞(piston)杆的直径不大于探伤机上固定环状线圈内径的10%时,采用低充填因数线圈对活塞杆进行纵向磁化。

活塞杆偏心放置在线圈(winding)中,磁化电流按经验公式2)选取。活塞杆正中放置在线圈中,磁化电流按经验公式3)选取。对于不适合用固定线圈检测(检查并测试)的大型活塞杆可采用电缆缠绕式线圈进行检测,磁化电流按经验公式4)选取。上述公式不适用于长径比(L/D)小于3的活塞杆。对于(L/D)小于3的活塞杆,若要使用线圈法时,可利用磁极加长块来提高长径比或采用灵敏度试片实测来决定I值。对于(L/D)≥10的活塞杆,公式中的(L/D)取10。活塞杆太长时,应进行分段磁化,且应有一定的重叠区,重叠区不小于分段检测长度的10%。

2.1.3 退磁

活塞杆经过磁化后,会存在部分剩磁,这在以后的安装、运行中会造成危害。因此必须对探伤后的活塞杆进行退磁。且保证活塞杆退磁后表面特性:波粒的辐射强度小于160 A/m。

2.2 对在役压缩机的活塞(piston)杆的磁粉(magnetic particle)探伤

由于在役压缩机的活塞杆磁粉探伤基本在现场进行,因此,一般采用交流磁扼法。因

为它体积小,操作简便,灵敏度也较高。注意(attention)的是,在使用时一定要保证最大磁轭间距时,交流电磁轭至少应有44 N的提升力。

由于活塞杆丝扣部位应力最集中,最易产生疲劳裂纹。因此,除对光杆部位进行检测外,超声波探伤仪对丝扣部位应进行重点检测,对其进行不同方向的磁化,以发现不同方向的表面裂纹。

3 对磁粉探伤后发现表面裂纹活塞杆的处理

1) 对制造过程中的活塞杆进行磁粉探伤如果发现表面裂纹,则按标准规定执行。

2)对在役活塞(piston)杆进行磁粉探伤如果发现表面裂纹,可根据实际情况处理。多年来,我们共发现50多根活塞杆表面裂纹,如都重新更换,将会造成很大损失。因此,通过(tōng guò)技术人员的不断总结,对出现在不同部位的表面裂纹采取了不同的处理方法。其中,若光杆部位和螺栓(组成:头部和螺杆组成)后几扣发现表面裂纹,活塞杆均将更换。对螺栓前几扣若发现表面裂纹可适当打磨,打磨深度,由车间技术人员根据压缩机运转情况及经验综合考虑(consider)决定,打磨一定要圆滑过度。打磨后必须采用磁粉探伤复验,确认无表面裂纹后,方可重新投入使用。

4 结论

1) 磁粉探伤虽然操作简便,但对活塞(piston)杆表面裂纹检测而言,是一种十分灵活且行之有效的检测手段。

2) 对活塞(piston)杆的磁粉探伤应掌握(熟知并能运用) 重点(zhòng diǎn)部位重点检测(检查并测试),可疑部位重复检测的原则。

3) 对在役活塞杆进行磁粉探伤必须做到定期检侧。对检测中发现表面裂纹的活塞杆,可根据裂纹出现的位置和使用的具体情况等加以处理。

留言评论
在线客服