填料箱變徑處的裂紋檢測(cè)技術(shù)

桑建軍，李守彬

（中廣核核電運(yùn)營(yíng)有限公司，廣東深圳518000）

填料箱變徑處的裂紋檢測(cè)技術(shù)

桑建軍，李守彬

（中廣核核電運(yùn)營(yíng)有限公司，廣東深圳518000）

填料箱是閥門重要的密封部件，在填料箱的變徑處常有裂紋出現(xiàn)。利用超聲波檢測(cè)時(shí)，對(duì)變徑處的裂紋信號(hào)難以判斷，顯示的裂紋信號(hào)易與結(jié)構(gòu)信號(hào)混淆，導(dǎo)致漏檢。通過(guò)磁粉檢測(cè)方法，從側(cè)面驗(yàn)證了裂紋的存在。對(duì)于淺表面的裂紋，可通過(guò)機(jī)加工去除，避免了不必要的零件報(bào)廢，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，降低了生產(chǎn)成本。

閥門；填料箱；超聲波；裂紋；深度；磁粉；檢測(cè)；方法

0 概 述

閥門填料箱作為閥門重要部件之一，對(duì)于介質(zhì)的密封起到二次保護(hù)作用。在填料箱制造過(guò)程中，需通過(guò)鍛造，擠壓成型，容易在截面凸變處產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。在高壓運(yùn)行工況下的閥門，一旦填料箱出現(xiàn)裂縫，裂紋將在高壓的作用下擴(kuò)展，最終導(dǎo)致開(kāi)裂，造成介質(zhì)泄漏，甚至引發(fā)爆炸事故。

1 超聲波檢測(cè)實(shí)施

閥門填料箱（鍛件）材質(zhì)為A105，屬于碳鋼中的特殊鋼材。填料箱的形狀，如圖1所示。材質(zhì)檢查按ASTMA388-2011標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，檢查結(jié)果應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（1）材質(zhì)中單個(gè)圓形缺陷尺寸，不應(yīng)大于當(dāng)量直徑?2mm。

（2）無(wú)密集缺陷，在50mm2范圍內(nèi)，當(dāng)量直徑?1.5mm不超過(guò)5個(gè)缺陷回波顯示。

（3）斜波檢驗(yàn)，不允許出現(xiàn)任何裂紋，對(duì)比試樣V型槽深為工件壁厚的3%，最大值為3mm。

檢測(cè)時(shí)，采用MUT600B便攜式數(shù)字超聲波探傷儀，直探頭選擇2.5P14Z，利用工件大平底回波進(jìn)行調(diào)試，找到底面反射波，調(diào)至50%屏高，輸入?2 mm平底孔，工件厚度為175mm，將底波調(diào)至屏幕的第四格以內(nèi)，按回車確認(rèn)，這時(shí)AVG曲線就自動(dòng)生成。斜探頭選擇2.5P8×8K2，利用CSK-IIIA試塊，調(diào)試距離波幅曲線，調(diào)試好儀器后，對(duì)工件進(jìn)行檢驗(yàn)。

圖1填料箱的形狀

檢測(cè)時(shí)，在探頭的左右前后移動(dòng)中，未發(fā)現(xiàn)缺陷顯示。當(dāng)探頭移動(dòng)到截面邊緣時(shí)，探頭中心離邊緣約5～7mm，探頭所處位置，如圖2所示。在邊緣處出現(xiàn)一反射波，其深度在67mm處，當(dāng)量直徑為?4mm，該處的波形圖，如圖3所示。用直尺測(cè)量裂紋位置，正好位于凸臺(tái)變徑處。隨著探頭的移動(dòng)，反射波波幅不斷降低，探頭稍微往中心移動(dòng)，回波迅速變小，再往邊緣移動(dòng)一點(diǎn)，反射波立即消失，很容易誤以為是邊緣干涉波或者是探頭雜波。

圖2直探頭的探測(cè)位置

圖3端面邊緣處的缺陷波形

2 磁粉檢測(cè)的驗(yàn)證

在超聲波檢測(cè)中，對(duì)該批次17個(gè)閥門填料箱實(shí)施了檢測(cè)，其中8個(gè)在邊緣有疑似缺陷波。為了驗(yàn)證無(wú)損檢測(cè)的結(jié)果，采用CJX-A型交流磁粉探傷儀，用A型磁軛探頭對(duì)凸臺(tái)變徑處實(shí)施連續(xù)法檢測(cè)（垂直進(jìn)行兩次磁化，其中一次磁軛沿軸向布置）。采用磁軛間距為100mm。經(jīng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)凸臺(tái)變徑處有明顯的表面裂紋，如圖4所示。擦掉磁痕后，重新檢測(cè)，仍然可見(jiàn)長(zhǎng)達(dá)30～120mm的周向裂紋。

圖4磁粉檢測(cè)時(shí)的裂紋顯示

3 缺陷深度的測(cè)定

由于填料箱是毛坯鍛件，還有一定的加工余量，如裂紋深度較淺，將在機(jī)加工后去除，故應(yīng)對(duì)裂紋的深度予以確認(rèn)，最終判定是否可經(jīng)機(jī)加工清除。采用上述所提斜探頭，在工件曲面檢測(cè)軸向裂紋的深度。探頭的位置，如圖5所示。經(jīng)探測(cè)，缺陷深度為5～11mm，缺陷處的波形圖，如圖6所示。確定缺陷深度后，其中6個(gè)毛坯件超出機(jī)加工余量2～3 mm，故將這6個(gè)毛坯件作退貨處理。

圖5實(shí)施曲面軸向裂紋深度探測(cè)

圖6曲面軸向裂紋深度定量圖

4 超聲波檢測(cè)方案的優(yōu)化

對(duì)于圓柱型工件，在端面檢測(cè)表面裂紋時(shí)，可采用小角度縱波斜探頭（約15°）在端面進(jìn)行檢測(cè)。這樣探頭不用靠近邊緣，就可以檢測(cè)到變徑處的缺陷回波，如深度為65～80mm的缺陷，探頭邊緣離工件邊緣約11～14mm，這樣操作者就不會(huì)懷疑是邊緣干涉波。利用斜探頭在曲面軸向檢測(cè)缺陷深度時(shí)，探頭與工件只是部分接觸，探頭稍微一轉(zhuǎn)動(dòng)就容易出現(xiàn)雜波，最好采用與工件曲率相同的曲面斜探頭，這樣耦合更好，缺陷波顯示得更清晰。

5 注意事項(xiàng)

（1）對(duì)于小角度縱波斜探頭，目前只是在理論上提及，對(duì)于其角度測(cè)試、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)以及距離波幅曲線的制作也很難。一般的超聲波儀器，也沒(méi)有將小角度縱波斜探頭的調(diào)試方法列入使用說(shuō)明書中，另一個(gè)原因是這種探頭會(huì)在工件中產(chǎn)生橫波和縱波，故在調(diào)試時(shí)應(yīng)注意區(qū)分。對(duì)于新購(gòu)買的探頭，角度誤差不會(huì)太大，只需調(diào)好始偏后，輸入已知角度即可直接用于檢測(cè)。

（2）選擇直探頭時(shí)，應(yīng)在滿足檢查標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，盡量選用小直徑探頭，在探測(cè)邊緣缺陷時(shí)，探頭不至于懸空。

（3）在超聲波探傷中，遇到可疑缺陷波時(shí)，應(yīng)仔細(xì)判斷，排除非缺陷回波（如斜探頭在檢測(cè)裂紋深度時(shí)，工件變徑處堆積的機(jī)油會(huì)引起雜波，只需抹掉堆積的機(jī)油，回波即會(huì)消失）。

（4）準(zhǔn)確調(diào)試超聲波儀器，盡量減少誤差率，尤其是探頭K值，便于對(duì)缺陷深度的測(cè)量。

6 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)該批次填料箱進(jìn)行超聲波檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)存在周向裂紋的工件8個(gè)，經(jīng)磁粉檢測(cè)后，工件表面均有紅色磁痕顯示，裂紋長(zhǎng)度為30～120mm，其中2個(gè)工件的缺陷深度在加工余量?jī)?nèi)。挖除裂紋后，經(jīng)探傷檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)裂紋，可進(jìn)入下道工序。對(duì)其余6件予以退貨處理。經(jīng)機(jī)加工后，通過(guò)超聲波檢測(cè)，該2個(gè)工件的淺表面裂紋已去除。

對(duì)于內(nèi)部缺陷的探測(cè)，超聲波檢測(cè)的靈敏度高，對(duì)疑擬表面缺陷探測(cè)時(shí)，可利用其它檢測(cè)方法進(jìn)行確認(rèn)，驗(yàn)證探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

［1］鄭暉，林樹(shù)青.超聲波檢測(cè)［M］.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008.

［2］ASTMA388/A388M-2011.重型鋼鍛件的超聲波檢測(cè)［S］.

［3］宋志哲.磁粉檢測(cè)［M］.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.

［4］JB/T4730.3-2005.承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第3部分/超聲波檢測(cè)［S］.

TheTestingTechnologyintheValveofStuffingBox CornerSurfaceCrackTesting

SANGJian-jun，LIShou-bin
（ChinaGuangdongNuclearPowerOperationCo.，Ltd.，Shenzhen518000，Guangdong，China）

Stuffingboxisimportanttosealpart.Thearticledescribesthemaindifficultiesinthevalveofstuffingbox forultrasonictesting.Duetothestuffingboxwhendoingultrasonictestingintheendfaceforconvexpartswhichthe surfacecrackisdifficulttojudge，itiseasytoconfusetheoperatorleadtoundetected；bymagneticparticletesting demonstratestherealityandtheuseofK2obliqueprobeinsurfacetodetectthedepthofthecrack.Fortheshallow surfacecrackcanbemachinedoff.Atthesametimetoimprovethequalityofreducingproductioncostandimprove productionefficiency.

valve；stuffingbox；ultrasonic；crack；depth；magneticpowder；test；method

TL353

A

1672-0210(2015)04-0044-03

2015-09-01

：2015-10-12

桑建軍（1969-），男，畢業(yè)于四川大學(xué)，工程師，從事核電站在役檢查項(xiàng)目與技術(shù)方面的管理工作。