吊索叉耳的无损检测 曹荣庆 徐静 张洪伟 郭建斌 （江苏法尔胜材料分析 .DOC

吊索叉耳的无损检测 曹荣庆 徐静 张洪伟 郭建斌 （江苏法尔胜材料分析测试有限公司 江苏江阴 214446） 摘 要：基于吊索叉耳在桥梁用拉索连接结构中的重要地位，根据叉耳制作的过程总结出吊索叉耳易出现缺陷的位置，分析各种缺陷产生的机理及导致其破坏的原因，并针对关键位置给出了有效的无损检测方法，介绍了超声波检测（UT）、磁粉检测（MT） 图1 2.2、粗加工的检测 通过毛坯件粗检后，接下来就对毛坯件进行粗机加工，这个阶段是叉耳检测的重要时机，所有的锻造缺陷或者说原材料钢铸锭中的缺陷引起的缺陷，此时应被检出或控制住。 对于粗加工后的叉耳锻件应进行检测面的选择（见图2）、检测条件的选择，工艺规范的确定、缺陷状况的评定等。 图2 下面对检测工艺规范做一定的阐述和分析： 2.2.1、 探头的选择 依据工件的厚度，在检测面如图2在检测面A(A’)、B、C、D、E（E‘）面上用2.5MHZφ20单晶直探头检测，在C面上选择2.5MHZ13×13K1的斜探头检测如图3所示，斜探头检测的目的是检测圆柄处于叉耳体的R角（退刀槽）处的裂纹。 在A(A’) 、E（E‘）面上选择5MHZφ20的双晶直探头检测，焦距F一般为15~20mm，主要是用于检测近表面的缺陷。 图3 2.2.2、 试块的选择 由于工件的尺寸均不大于3倍近场区(3N)的长度，所以只能使用试块法检测，试块采用与工件相同或者相近的材料制作，根据GB/T7233-2009标准制作如表一、表二的φ5、φ8直径CSⅠ试块各一套、φ5、φ8直径CSⅡ试块各一套。 表一 CSⅠ CSⅠ CSⅠ CSⅠ L 50 100 150 200 D 50 60 80 80 表二 1 2 3 4 5 6 7 8 9 φ5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 φ8 5 10 15 20 25 30 35 40 45 2.2.3 、灵敏度的确定 （1）双晶直探头使用CSⅡφ5、φ8孔径试块分别制作（DAC）距离-波幅曲线。 图4 图4表示用φ5(φ8)孔径试块制作的DAC曲线即φ5(φ8)-0dB，初始扫查时灵敏度提高到6dB即φ5(φ8)-6Db,当发现缺陷时再降低6dB，评定缺陷的当量大小。 （2）单晶直探头使用CSⅠφ5、φ8孔径试块分别制作（DAC）距离-波幅曲线。 图5 图5表示用φ5(φ8)孔径试块制作的DAC曲线即φ5(φ8)-0dB，初始扫查时灵敏度提高到6dB即φ5(φ8)-6dB，当发现缺陷时再降低6dB，评定缺陷的当量大小。 （3）斜探头用CSK-ⅠA、RB-2试块制作距离-波幅曲线。 图6 图6表示用试块制作的DAC曲线即φ3×40-0dB,检测裂纹缺陷时，在初探提高6dB的基础上，再提高6dB即总共提高12dB即φ3×40-12dB。 2.2.4、扫查速度与探头覆盖 为确保检测时超声声束能扫查到工件的整个被检区域，探头的每次扫查覆盖率应大于探头直径的15%,探头的扫查速度不应超过150mm/s[4]。 2.2.5、探头扫查轨迹 原材料经铣床粗加工后，由于粗加工面留有较明显的铣刀加工痕迹，如图7所示，该痕迹呈圆形波浪式分布，对探头与工件表面的耦合产生较大的影响，探头在检测面上平行或垂直移动扫查，就造成探头与工件耦合时好时坏，经测量，耦合良好处与耦合不好处相差大于10dB。为了解决这一问题，可以使探头顺着铣刀加工痕迹画圆圈扫查，结果耦合很好。 图7 铣床粗加工的纹理 2.3 热处理后的检测 为了改善锻件的组织性能，精加工后需要进行调质等热处理，叉耳精加工后经过热处理，对于热处理后叉耳的检测主要检测的是裂纹，因为在热处理过程中最容易出现的缺陷就是淬火裂纹。淬火裂纹的形成是因为钢件过热，奥氏体长大，淬火中产生的粗针马氏体会相互碰撞造成应力集中，产生横向裂纹，淬火中工件表面受拉应力，中心受压应力，此时产生的裂纹在工件的表面，一般较深、较粗。图8、9就是典型的淬火裂纹。 图8 图9 为了进一步确定其就是淬火裂纹，我们通过金相分析来观察一下，图10为裂纹处的金相图片。 图10（1） 100倍未腐蚀状态 图10（2） 100倍腐蚀状态 腐蚀试样经超声波振动清洗，清洗掉干扰判断杂质，从图片分析表明：裂纹内部为氧化皮，说明是淬火开裂。 对于热处理后的无损检测可用超声波检测与磁粉检测相结合有效地控制住质量关，由于工件已差不多成型，所以其结构相对原材料较复杂。 （1）超声波检测不仅仅只用到单晶直探头了，同时也要用双晶探头与斜探头协助扫查。如图11所示，A和A’面由于耳板比较薄用双晶探头探伤比较合适，B、C和D面可以用单晶直探头探伤，