主轴承螺栓螺纹部位疲劳裂纹超声波探伤方法.pdfVIP

现场检修 铁道机车车辆工人 第5期2011年5月 文章编号：1007—6042(2011)05—0014—03 主轴承螺栓螺纹部位疲劳裂纹超声波探伤方法 胡德 明 (南车戚墅堰机车有限公司 江苏 常州 213011) 摘 要 ：在螺栓不解体 的情况下，利用入射横波对螺纹部位进行扫查 ，通过螺纹 固有 回波的状况来判断螺纹部位是否存在裂纹 。 关键词：超声波探伤 ；螺栓；螺纹；疲劳裂纹 中图分类号 ：TG115．28 5 文献标识码 ：B 柴油机在大功率 、高转速的运行条件下 ，主轴承螺栓要承受频繁的交变 应力及柴油机内部高温腐蚀等各种因素的影响，尤其是每次拆装所施加 的 较大预紧力 ，加速 了螺栓的疲劳破坏 ，进而产生周 向疲劳裂纹。这些裂纹在 循环应力作用下会缓慢 向纵深发展 ，当超过其极限值时，会迅速扩展而断 裂 。螺栓 的断裂会导致机体及 曲轴的严重变形、损伤 ，甚至报废 ，造成重大 的经济损失。主轴承螺栓成本高、用量大，检修单位均多次重复使用，存在 着安全隐患 ，为此 ，对螺栓易断裂 的螺纹部位进行质量监控 ，同时避免螺栓 拆卸带来的危害成为解决问题 的关键 。 1 螺纹部位疲劳裂纹探伤现状 一 直以来 ，螺栓零件螺纹部位 的探伤都是一个难点。常规 的检测方法 主要有 5种 ：磁粉 、渗透 、涡流、射线及超声波检测。在现有 的技术条件下， 涡流检测不能解决该问题 ；射线检测成本大 ，检测条件要求苛刻 ，一般也不 予考虑 。对螺栓螺纹部位进行无损检测最常用的方法为磁粉检测 、渗透检 测 、超声波检测 。 (1)磁粉检测 。需要解体 ；采用湿法 、连续法磁化 ，将螺栓置于磁力探 伤机纵 向磁化线圈中，也可采用绕电缆法进行纵 向磁化 。磁粉检测对表面 裂纹灵敏度很高，裂纹显示直观 ，但 因齿部间隙较小，磁化时根部会 因聚集 较多磁悬液造成漏检 ；齿尖漏磁吸附磁粉往往也会造成误判 ；清洗工作量太 大 ，影响检测效率 。 (2)渗透检测 。需要解体 ；该方法虽然直观且易于操作 ，但对表面清洁 工作以及表面粗糙度要求都很高，工艺过程较复杂 ，操作时应严格按程序完 — — ’4 —— 现场检修 铁道机车车辆工人 第5期2011年5月 成作业 ，才能取得满意结果。同时，渗透检测操作时间长 ，对环境 、操作人员 有污染 ，检测费用也高。 (3)超声波检测。一般采用导波探头或小角度纵波探头对螺纹根部疲 劳裂纹进行超声波检测 ，这两种方法都需要 以螺栓端面为检测面。然而，机 车主轴承螺栓是拧在机体上的，不解体时其机体侧端面不可见 ，这就需要寻 求一种新的检测方法。 2 新检测方法简介 用斜探头在实物螺栓圆周面适当位置上进行扫查 ，被声场所覆盖的齿 根部都会反射 回波 ，称之为固有 回波。当螺栓螺纹齿根部有裂纹时，超声波 传播至裂纹断面时会形成反射 ，该反射波会略超前于裂纹处螺纹根部的固 有回波(水平及延迟调节适当时可见，某些分辨率较低的仪器显示时无法 区分 ，视螺纹参数的不同对仪器的要求也不尽相同)。 因为该裂纹的存在 ，使得到达其后齿根部的声压 降低 ，进而会引起其后 第 1个齿根部固有 回波的降低甚至消失。当裂纹较大时，甚至会引起其后 数个 固有 回波的降低或消失 。做一实物对 比试块 ，将工件上固有 回波的衰 减情况与试块上基准人工缺陷所 引起 的固有回波的衰减情况进行对 比，以 确定工件合格与否 。 3 工艺研究及 制定 3．1 试块制作 2扣 l扣 疲劳断裂的螺栓 ，主要发生在螺栓与螺母 ／ 面 的旋合部分 的第 1扣螺纹的根部 ，如 图 1所示 。 根据工艺分析和多年 的拆检结果来看 ，主轴承 螺栓