圆锥破碎机躯体裂纹的超声波探伤

　　圆锥破碎机躯体裂纹的超声波探伤刘义平（江西铜业集团公司永平铜矿，江西铅山提供了经验。

　　1刖言永平铜矿圆锥破碎机大修中，肉眼发现圆锥躯体底部加强筋圆角处表面有细微痕迹。用磁粉探伤检查，表面有裂纹。圆锥躯体为圆台型，其发现裂纹处的圆角只有R50mm（见），受磁粉探伤设备探头尺寸及磁粉探伤不能确定缺陷深度等原因影响，考虑采用超声波探伤，以确定其内部缺陷（裂纹）指示深度及延伸方向。

　　由于圆锥躯体为铸钢件，一般铸钢件的超声波探伤特点是表面粗糙，声耦合不好，内部晶粒粗大，组织不均匀、不致密，致使超声波衰减很大；超声波在晶界面上产生的漫反射，在荧光屏上显现出杂乱的林状波等，给探伤灵敏度调整、探头K值选择及缺陷的定位增加了难度。同时采用手工接触法超声波探伤检查该类备件无现成标准或规程可借鉴。如何解决这些问题，能否提供可靠的检测结果供有关部门决策时，是我们检测工作面临的大难题。

　　2探伤条件的选择基于多年来对矿山设备备件的检测经验，首先对探头规格及K值进行初选择，然后在母材上用直探头随机选择一平整部位进行试验检测，观察铸件内部晶粒状态以确定超声波探伤是否合适。试验结果表明：使用直探头检查铸钢工件内部时，底面反射回波清晰、明显，未发现超声波的大幅衰减，荧光屏上也未出现杂乱的林状波，因此确定选用超声波探伤。

　　21探测面及探测方法选择由上工件图知，发现问题处为一圆弧角，根据工件的形状及力学原理，此处极易受交变应力而产生疲劳裂纹。决定在工件的表面采用横波探伤为主、纵波扫查为辅的方法，以检测缺陷大小及延伸方向。

　　在工件上沿设立的定位基准点起取500mmX500mm做为探测面。探测面选择及缺陷定位基准2六检验标准的选择cadc1疆丨Electrnic九池也吨je.为探头3横￡波入射点与缺陷的垂直距离| 22探头选择（用直探头试验时测得值，与图纸有误差，应是由于铸造拔模斜度所致）为增加探头接触面积及提高缺陷检出率，选择大晶片及较高频率探头。由于被检件壁厚只有略为变化，因此横波探伤对探头K值可通过理论计算进行选择，纵波探伤可根据试验值选择合适的晶片尺寸及频率探头。

　　221探头形式的选择常用的探头有直探头和斜探头。直探头只能发射和接收纵波，波束轴线垂直于探测面，主要用于探测与探测面平行的缺陷；斜探头也即横波探头，是通过波型转换来实现横波探伤的，主要用于探测与探测面垂直或成一定角度的缺陷。

　　222探头K值选择在横波探伤中，探头的K值对探伤灵敏度、声束轴线的方向，一次波的声程（入射点至底面反射点的距离）有较大影响。对于用有机玻璃斜探头探伤钢工件，当横波入射角P=40°（K=084）左右时，声压往复透射率高，即探伤灵敏度高。当入射横波与裂纹垂直时，有利于发现微小裂纹且声压反射率也较高。

　　=gft可知，K值大，P大，一次波的声程大。但当工件厚度较大时，K值大，声程过大会引进衰减，不利于发现深度较大的缺陷。因此，对于尺寸厚度10Cmm左右的工件，要保证便于发现深度较大处的缺陷，同时保证主声束能扫查到整个厚度区域且尽可能与主要危险性缺陷垂直，应使K值为07~15因而本检测中采用K=1的探头较为合适。

　　223探头频率及晶片尺寸选择频率的高低对探伤有较大影响。频率高，灵敏度和分辨率高，指向性好，对探伤有利。但频率高，近场区长度大，又对探伤不利。因而探头频率的选择应在保证探伤灵敏度的前提下尽可能选用较低的频率。对于厚度在50~300mm的铸件，一般选用的频率为225~3（MHz通过全面分析考虑各方面的因素，选用频率25MHz波长，D晶片尺寸）知，大晶片的探头波束较为集中，指向性好。结合前期试验值，选用晶片尺寸：直探头由于矿山生产设备没有专门的检测标准，对于圆锥躯体复杂的受力状况，考虑缺陷对设备的危害性，我们选用JB1152 -8111级标准进行。波幅曲线及灵敏度的选择按标准中板厚>46作。

　　24扫描速度和探伤灵敏度调节纵波探伤一般按纵波声程来调节扫描速度，根据探测范围利用试块或已知工件上的两次不同反射波的前沿分别对准相应的水平刻度值来实现调节。

　　为充分利用荧光屏的有效观察范围，以利于反射波的观察分析，根据探测厚度，纵波扫描速度为按声程：2调节，灵敏度的调整采用工件底波调节法。横波探伤灵敏度调整采用标准试块作为探伤灵敏度调整基准，扫描速度按深度1：调节。为修整表面粗糙度的影响，纵波和横波灵敏度增益均提高15~20dR 5耦合及扫查方式耦合剂一般选用透声性好、粘度大的，本案中选用机油。扫查方式：斜探头从基准点起沿探测面进行平行交叉扫查，直探头在探测面范围内进行平行扫查。

　　3检测数据采用上述探伤工艺，用横波（斜探头）探伤检查发现：距基准点220mm处起，在显示屏刻度100~102处出现大幅回波，直至距基准点375mm处中断。距基准点377mm处起，延续至435mm处，又有大幅波出现，示波深度为102用纵波检查发现，距基准35Qnm处范围内，底波反射明显。从约360mm处起，底波消失。在距基准约375mm到约450mm范围内，显示屏刻度出现50至24的示波。

　　4缺陷定位横波探伤扫描速度按深度1：n调节，缺陷波的水平刻度值为f采用K值探头，其一次波探伤时，缺陷在工件中的水平距离和深度为111：由前述横波探伤扫描速度按深度1：1调节，故因此，从上述检测数据可知缺陷在工件的位置为：距探测表面的深度为102~48mm水平距离为从圆角处向探测面斜向上延伸，具体见纵波探伤扫描速度按声程1：调节，缺陷波前沿所对的水平刻度值为f则缺陷至探头的距离为：df =100~48mm也就是说，缺陷至探头的深度距离为100~48mm.由上可知：纵波与横波的探伤结果一致，即缺陷至探头的深度距离约为102~48mm. 5探伤示波分析探测面基准点直线距离约为350mm，因此根据工件的受力情况可判定：距基准点220mm处起，在显示屏刻度100~102mm处出现的大幅回波应是底面反射回波；距基准点378mm处起，延续至435mm处，出现的示波深度为102 ~48mm的回波，是缺陷反射波。

　　一般铸钢件常见的铸造缺陷有气孔、缩孔、夹砂、夹渣、裂纹、粘砂、疏松、偏析等，这些缺陷在检测中出现的波型各不相同。本检测中，表面已知为裂纹，但工件内部的缺陷反射波是裂纹还是其他铸造缺陷引起，需进行波形分析。本次探伤中缺陷反射波的波幅回波高度较大、波幅宽、出现多峰；探头平移时，反射波波幅连续出现变动；探头转动时，波峰有上、下错动现象。因此可判定是裂纹的反射回波。

　　6结语通过对两台圆锥破碎机躯体进行检测，发现出现的缺陷波位置及延伸方向均大致相同，该缺陷的发现为有关部门迅速做出处理决定提供了重要的技术支持，确保了矿山设备的安全运行。超声波探伤在圆锥破碎机躯体上的应用是可靠的。

　　超声波探伤能发现较深缺陷，并能根据缺陷波的位置判断其延伸方向。其在圆锥破碎机躯体上的成功应用，为矿山其它大型设备的裂纹检测提供了经验。