淺談液壓啟閉機(jī)活塞桿更換工程質(zhì)量控制要點(diǎn)及其檢測方法

趙守義 胡 超

淺談液壓啟閉機(jī)活塞桿更換工程質(zhì)量控制要點(diǎn)及其檢測方法

趙守義 胡 超

劉家道口節(jié)制閘液壓啟閉機(jī)活塞桿因鍍鉻層失效，活塞桿生銹，工程建管單位擬對其進(jìn)行更換處理。為了更好地控制活塞桿的制作質(zhì)量，尤其是鍍鉻質(zhì)量，筆者圍繞活塞桿制作質(zhì)量的幾大控制方面，尤其是深入分析影響鍍鉻質(zhì)量有效因素，結(jié)合多年的檢測經(jīng)驗，抓住工程制作質(zhì)量控制要點(diǎn)，制訂了有針對性檢測方案，并且針對每一項控制要點(diǎn)，分析比較幾種常用的測試方法，形成了比較科學(xué)、操作性強(qiáng)的質(zhì)量控制體系。下面對工程質(zhì)量控制要點(diǎn)及檢測方法進(jìn)行探討。

一、原材料質(zhì)量控制要點(diǎn)及檢測方法

原材料材質(zhì)不好，以后的加工制作再好，活塞桿的力學(xué)性能也不會太好，甚至不能承受設(shè)計承載力導(dǎo)致破壞。根據(jù)材料化學(xué)成分及強(qiáng)度，鋼材可以化分成多種牌號，鋼材的牌號決定了鋼材的強(qiáng)度范圍，而鋼材的化學(xué)成分又影響了鋼材的力學(xué)性能。所以通過化學(xué)成分與力學(xué)性能相結(jié)合進(jìn)行檢測，既可以查清材料是否符合設(shè)計牌號，又可以控制材料力性能符合其技術(shù)要求。

化學(xué)成分分析檢測技術(shù)：化學(xué)成分分析目前有兩種常用檢測技術(shù)，一種是通過取樣，鉆成屑狀，通過試劑進(jìn)行化學(xué)成分分析；第二種檢測方法是通過金屬元素光譜分析法，比如說Q235與Q345牌號，可以通過光譜法鑒定出鋼中少量元素Mn的含量，然后分析推定出鋼的牌號。劉家道口節(jié)制閘液壓啟閉機(jī)活塞桿材質(zhì)為45號鋼，由于35#～45#錳的含量范圍是一致的，材質(zhì)牌號取決于碳的含量，該工程化學(xué)成分檢測只能采用取樣通過試劑進(jìn)行檢測。

力學(xué)性能試驗：同一批原材料，在加工前對原材料截取一段加工成力學(xué)性能試件，通過萬能試驗機(jī)對原材料試件進(jìn)行屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度試驗。該工程是具體檢測條件，可以直接取樣，該項試驗可以直接反映材料的強(qiáng)度是否符合設(shè)計牌號力學(xué)性能技術(shù)要求。質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)：屈服強(qiáng)度不低于355MPa，抗拉強(qiáng)度不低于600 MPa，伸長率為不低于16%。

二、活塞桿鍍鉻質(zhì)量控制要點(diǎn)及檢測方法

1.表面針孔、孔隙及檢測方法

鍍鉻時不可避免地會出現(xiàn)孔隙，尤其是鍍雙層鉻，即先鍍?nèi)榘足t后鍍硬鉻，水氣通過針孔從孔隙到達(dá)母材，長此以往母材會逐漸銹蝕，銹蝕面積增大到一定程度后就進(jìn)一步造成鍍鉻層剝落失效。

檢測方法：采用貼濾紙法進(jìn)行檢測，該濾紙浸由鐵氰化鉀（10g/L）、氯化鈉（20g/L）、氯化銨（60g/L）溶液制成，檢測前被測件表面用酒精清凈，然后貼上該專用濾紙，靜置10～20min，揭下濾紙，用蒸餾水沖洗、晾干，觀察試紙每平方厘米的藍(lán)色斑點(diǎn)。

質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)工程設(shè)計要求，每平方厘米不超過3個藍(lán)色斑點(diǎn)。

2.鍍鉻層厚度及檢測方法

活塞桿表面如鍍鉻層較薄，磨損就會造成鍍層更進(jìn)一步減薄，當(dāng)鍍層全部被磨損就會產(chǎn)生銹蝕。鍍鉻層厚度控制是很必要的。

檢測方法：采用磁阻法檢測厚度，此方法可以推廣運(yùn)用到所有磁性基體上非導(dǎo)磁性材料的厚度檢測。鉻為非導(dǎo)磁性材料，活塞桿基體為導(dǎo)磁性鋼質(zhì)，當(dāng)測量探頭與復(fù)蓋層接觸時，探頭與磁性基體構(gòu)成一個閉合磁回路，由于非磁性復(fù)蓋層存在，使磁回路磁阻增加。磁阻正比于復(fù)蓋層厚度，通過磁阻大小測量即可得到復(fù)蓋層厚度值，并可直接從儀器表頭上讀出厚度值，該檢測方法簡單快捷，精度可以到1μm。

控制標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)設(shè)計要求先鍍0.04～0.05mm乳白鉻，后鍍硬鉻，鍍后精磨后的鍍層厚度應(yīng)0.08～0.1mm。

三、活塞桿內(nèi)部質(zhì)量缺陷控制及檢測方法

活塞桿是由45號鑄鋼經(jīng)過鍛造工藝拔長而成，由于材料在鑄件時可能存在一定的缺陷，經(jīng)過鍛造工藝處理時，有的缺陷危險性甚至放大數(shù)倍，如鑄件內(nèi)部的氣孔或疏松，經(jīng)過拔長，有可能變成縱向裂紋，所以活塞桿在加工前應(yīng)了解內(nèi)部質(zhì)量是否符合鍛件內(nèi)部質(zhì)量要求。

控制標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)設(shè)計要求按照GB/T6402進(jìn)行全部超聲波探傷檢測，檢測結(jié)果等級評定結(jié)果應(yīng)達(dá)到Ⅱ以上標(biāo)準(zhǔn)。

四、活塞桿近表面質(zhì)量缺陷控制及檢測方法

活塞桿表面存在一定量的雜質(zhì)、疏松、微裂紋等缺陷，對電鍍過程的影響比較嚴(yán)重，尤其是這些缺陷不是單個形成，而是集中在一處。電鍍液中含有酸，電鍍時，這些酸浸入到雜質(zhì)及疏松部位中，電鍍時鉻層僅僅覆蓋其表面，內(nèi)部卻是連續(xù)缺陷，事后由于浸入的酸影響，很快就從里向外腐蝕并成塊剝落。有缺陷的表面在電鍍過程中使氫析集，形成氫氣氣泡，造成鍍層結(jié)合不牢，這就能很好解釋為什么有的活塞桿外部涂有油脂，水氣一時無法浸入，但不到一個月又銹蝕；也能很好解釋為什么用藍(lán)點(diǎn)法測試時無孔隙而褪鍍后基體上有蝕坑、裂紋。

探測鋼質(zhì)構(gòu)件近表面缺陷目前有兩種常用的檢測方法：第一是著色滲透檢測法，著色探傷測試是一種非破壞性實驗方法，用來探測諸如肉眼無法識別的裂紋之類的表面損傷。用著色劑涂在材料的表面，著色劑滲入受損部位，放置一段時間后將表面的著色劑沖洗掉。在已經(jīng)清洗干凈的表面涂上顯影劑，損傷部位由于著色劑滲入其中從而看得一清二楚。著色法探傷檢測不受材料是磁性還是非磁性的限制，因為它是用帶有彩色的高滲透性油液，使之滲入鍛件表面缺陷中，然后用吸附劑將它吸出，在普通光線下用肉眼即可看到“彩象”，從而發(fā)現(xiàn)表面開口狀缺陷。由于著色法檢測時用到著色試劑，會對環(huán)境造成污染。

第二方法是磁粉探傷，它是檢驗鐵磁性材料表面或近表面缺陷的一種常用的方法。檢測時首先在被探傷的鐵磁性工件上建立一個磁場，當(dāng)工件表面或近表面材料有不連續(xù)缺陷時，會切割工件表面的磁力線，從而形成缺陷部位的漏磁場。這種漏磁場就會吸收顆粒極細(xì)微的磁粉，形成肉眼可見的磁痕，通過觀察磁痕是否存在及其分布來確定工件表面（或近表面）有無缺陷和缺陷分布情況。

工程活塞桿近表面缺陷檢測主要是檢測開口性缺陷，以檢測鍍鉻質(zhì)量，所以著色法與磁粉法檢測均可以達(dá)到最終控制效果。考慮成本與攜帶等因素，采取著色法檢測。

質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)設(shè)計要求，不允許有任何形式的裂紋存在。

五、電鍍時的控制要點(diǎn)及檢測方法

電鍍時主要控制要點(diǎn)是溫度、電鍍電流密度。兩個因素是相互關(guān)聯(lián)的，不考慮另一個因素而變更其中一個因素，將引起不良結(jié)果。只有在電鍍液的溫度與電流密度適當(dāng)?shù)呐浜舷拢拍苋〉觅|(zhì)量優(yōu)良的電鍍層。

1.鍍?nèi)榘族冦t溫度與電流密度控制

乳白鉻層的特性是硬度低、無裂紋網(wǎng)、光澤性差，但是隨著鉻層的增厚，氣孔較少，鉻層的氣密性、抗蝕性能良好。這種鉻層電鍍條件要求是，較高的溫度與較低的電流密度，溫度一般為65℃～70℃，電流密度為25～40 A/dm2。

2.鍍硬鉻溫度與電流密度控制

由實驗可知，就耐磨性而言，在電流密度為40 A/dm2和溫度為50℃時，獲得的鉻鍍層耐磨性最高，當(dāng)電流密度超過最高值時，鉻鍍層的耐磨性反而下降。其原因是由于氫對鉻鍍層的影響而使鉻鍍層的脆性增高，同時隨著溫度的增高，相當(dāng)于獲得具有較高耐磨性鉻鍍層的電流密度范圍急劇縮小。

3.檢測方法

溫度檢測：采用溫度傳感器，通過溫度顯示儀表可以直接檢測出溶液的溫度。也可以采用普通的溫度計進(jìn)行直讀。

電流密度檢測：主要采用鉗型電流表或萬用表進(jìn)行檢測，根據(jù)尺寸計算出電流密度。控制標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按上述步驟進(jìn)行質(zhì)量控制。

六、精加工尺寸質(zhì)量控制

活塞桿的加工精度是一個重要的環(huán)節(jié)，加工精度控制不到位，影響其裝配質(zhì)量。活塞桿加工精度主要落實在尺寸與配合上。在活塞桿精加工時，考慮精加工后鍍鉻層厚度，應(yīng)按照設(shè)計圖紙標(biāo)稱尺寸預(yù)留出0.08～0.1mm作為精加工尺寸的實際控制標(biāo)準(zhǔn)。

檢測方法：尺寸精加工可以通過千分表或螺旋測微計配合磁性表座測量。質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)按圖紙要求尺寸與公差進(jìn)行控制。

七、結(jié)語

根據(jù)以上質(zhì)量控制措施，采取科學(xué)的檢測方法，劉家道口樞紐劉家道口節(jié)制閘液壓啟閉機(jī)活塞桿更換工程制作質(zhì)量控制得到了可靠的保證，尤其是鍍鉻質(zhì)量控制要點(diǎn)及檢測方法可以在中小型水利工程零部件鍍鉻工程質(zhì)量監(jiān)理與檢測過程中推廣運(yùn)用■

（作者單位：安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 233000）