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M90双头螺栓的超声波探伤 广西电力试验研究所卢展强 广西来宾电厂林贤文 【摘要】本文主要讲述螺拴裂纹产生原因及超声波探伤方法。 【关键词】螺栓超声皮探伤 一、概述 来宾电厂汽轮机M90双头螺栓属于高温高压部件。它容易产生裂纹，导致螺栓的断裂，严 重地影响机组设备的安全运行。一旦发生事故，造成停机，将会导致巨大的经济损失。所以，广 西电力局1992年制订的《火力发电厂金属技术监督规程实菔缅则》(试行)中规定，在机组大修 时对M90双头螺栓必须进行100％的超声波探伤。 二、裂纹的成因 螺拴通常都是用来紧固的。它在紧固时，扳手的扳臂用得比较长，有时还用大锤在扳臂上 进行大力敲打，这样就使得螺栓承受过大的应力。而螺栓在紧固过程中，由于工件的螺栓孔与 螺栓之间存在一定的间隙，使得螺栓在螺栓孔中有左右摆动的余地，紧固后与工件的结合面的 螺栓横截面容易受到纵向拉力、剪切力等力的复合作用，而螺栓根部(即丝扣)为最薄弱的部 位，容易造成应力集中，应力过大，当它受到外力的作用时，就会逐渐形成裂纹。 在运行中M90螺栓受到震动疲劳和温度应力的影响，使得它易在根部产生裂纹。所以，根部裂 纹是M90螺栓存在的最主要的缺陷。 三、常规探伤 来宾电厂125MW机组的M90螺栓的结构如图l所示。 ．40 j㈣． 450 125． 图l M90螺栓结构简图(mm) h———扣———+～一———。h—一—。。·叶 181— 由于螺栓的端面不是很平，且直径不大，因此宜选用小直径、高频率、波束指向性好的直探 为不低于700mm距离的中2mm平底孔当量。在探伤过程中我们发现，采用该方法能较好地检 测到螺栓柱体的缺陷，但对根部的裂纹不易检测，且对缺陷的当量计算及评定较为麻烦。而根 部裂纹是我们检测的主要对象，所以该方法明显存在着不足。 四、螺纹波灵敏度探伤法 针对常规轴向探伤方法的不足，我们根据有关资料介绍o]，结合实际检测探伤的经验，采 用螺纹波调灵敏度方法来进行探伤。 我们采用5M14z，审14ram的直探头，用所测部位深度的螺纹反射波来进行调节灵敏度。当 裂纹反射渡比螺纹反射波高6～10dB时即可判废。但在实际探伤中，由于受如图】中螺栓结构 4的探头，故 的限制，只能从A端面对螺栓两头的根部裂纹进行探伤，而B端面因无法容纳ol 不能从B端面探伤。显而易见，容易造成漏检。 我们对更换下来的M90螺栓进行了试验，分别在螺栓C、D圆周上开1～2个不同深度的 A端面分别对C、D两圆周上的不同深度锯口探伤时，C段上不同深度的锯口均产生强烈的反 射信号，而D段上浅的锯口几乎无反射信号，深锯口的反射信号也很微弱，容易与螺纹反射波 信号混淆。由此可见，这样探伤对B端螺栓根部裂纹易造成漏检。原因在于螺栓存在着细腰结 构，使声束很难到达螺栓B端螺纹根部的浅裂纹。 五、辅助方法 我们尝试使用小径探头对B端头进行辅助探伤。使用汕头超声仪器厂的10N6烟斗式探 头。图1中螺栓B端面正好可容纳此种探头。在探伤条件不变情况下，在B端面对D圆周上的 深、浅锯口进行探伤。结果表明，两种锯口模拟裂纹均产生强烈的反射信号，而且锯口反射波形 清晰，螺纹波干扰少，易于判断。 我们又对使用5N14探头与10N6探头进 行了比较。首先把B端突出的060mm端头车 去，露出整个与A端一样的探伤端面，打磨光 滑，如图2所示。然后用两种探头分别从A、B 两端面对不同锯口进行探伤，结果如表1所示。 图2 M90螺栓探伤端面图 表1中H为锯口与探伤端面的距离，dB值为满 刻度40％的反射波高的读数。 一182一 表i A、B端螺纹锯口探伤数据 A端波高(dB) B端波高(dB) H(m) 5N14 10N6 5N1