塔式起重機(jī)高強(qiáng)螺栓無損檢測-

1、塔式起重機(jī)高強(qiáng)螺栓無損檢測 6-12 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接用高強(qiáng)螺栓在塔機(jī)工作過程中要承受頻繁的交變應(yīng)力以及露天作業(yè)的環(huán)境侵蝕等各種因素，尤其是每次塔機(jī)拆裝所施加的較大預(yù)緊力，使螺栓在使用中疲勞破壞加速，進(jìn)而產(chǎn)生周向疲勞裂紋。這些裂紋在循環(huán)應(yīng)力作用下會緩慢向縱深發(fā)展，當(dāng)超過其極限值時，會迅速擴(kuò)展而斷裂。 高強(qiáng)螺栓重復(fù)使用一般不應(yīng)超過2次，且拆卸后應(yīng)無任何損傷變形，否則就應(yīng)更換。但由于高強(qiáng)螺栓成本高、用量大，塔機(jī)拆運(yùn)次數(shù)頻繁，使用單位均多次重復(fù)使用，因而存在著安全隱患，只有加強(qiáng)對這些在用高強(qiáng)螺栓的檢測，才能消除隱患。 1、塔機(jī)高強(qiáng)螺栓疲勞裂紋事例 2005年11月，我們對某重工機(jī)械有限公司生產(chǎn)的一臺在

2、用JT300-16塔式起重機(jī)的高強(qiáng)螺栓進(jìn)行了無損檢測，該塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)采用M60高強(qiáng)螺栓連接，塔身共10節(jié)，每節(jié)8個螺栓，共用高強(qiáng)螺栓80個。該塔機(jī)已經(jīng)使用3年，檢測后發(fā)現(xiàn)有2個螺栓在螺紋根部出現(xiàn)疲勞裂紋，裂紋所處位置見圖1。裂紋細(xì)小、形狀較直，深度小于0.3mm，沿齒根周向延伸，長約14mm。雖然裂紋很淺，由于尖端應(yīng)力極大而具有擴(kuò)展傾向，是非常危險的缺陷。該高強(qiáng)螺栓材質(zhì)采用35CrMo，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，具有綜合機(jī)械性能，但抗疲勞能力卻有所下降。高強(qiáng)螺栓的熱處理是非常重要的，如果熱處理工藝不當(dāng)，在螺栓的顯微組織中存在較多的回火馬氏體或貝氏體，其抗裂能力就會顯著降低。 經(jīng)分析認(rèn)為，該螺栓可能是原始熱處

3、理工藝控制不當(dāng)，如高溫回火溫度或回火時間沒有嚴(yán)格按工藝要求，使金相組織未達(dá)到要求，降低了抗裂能力，長期的交變應(yīng)力導(dǎo)致疲勞而出現(xiàn)裂紋，如果繼續(xù)使用則會發(fā)展而斷裂。 2、疲勞裂紋易發(fā)部位 疲勞裂紋的產(chǎn)生是有一定規(guī)律性的，一般高強(qiáng)螺栓的疲勞裂紋易發(fā)生在圖1所示螺紋與桿體過渡段的一段范圍內(nèi)。裂紋形態(tài)為沿齒根圓周向內(nèi)部稍作傾斜延伸，初始裂紋基本發(fā)生在疲勞核心處，深度極淺、長度很短，也有發(fā)生在嚙合面上的微裂紋。經(jīng)相當(dāng)周期的運(yùn)行以后，疲勞裂紋向內(nèi)部呈波紋狀作深度擴(kuò)展，嚙合面也會擴(kuò)展聚集，甚至造成齒面脫落。因此，對于高強(qiáng)螺栓檢測的重點應(yīng)放在圖1中的“掃查范圍”。 3、磁粉、著色和超聲檢測方法 對高強(qiáng)螺栓進(jìn)行無

4、損檢測最常用的方法有磁粉檢測、著色檢測、超聲波檢測。 (1磁粉檢測。 將拆下的高強(qiáng)螺栓用溶劑洗滌干凈，特別注意齒根部及過渡段的清洗。將螺栓置于磁力探傷機(jī)縱向磁化線圈中，現(xiàn)場檢測可用攜帶式儀器，采用繞電線法，進(jìn)行縱向磁化。 采用連續(xù)磁化、濕法，在噴灑磁懸液的同時，邊磁化邊仔細(xì)觀察表面磁痕，操作示意圖見圖2。當(dāng)線圈通以低電壓大電流后，產(chǎn)生縱向磁場，高強(qiáng)螺栓在縱向線圈磁場作用下產(chǎn)生感應(yīng)磁場，沿螺栓軸向形成閉合磁力線。遇裂紋后形成漏磁，產(chǎn)生磁力線外泄，施加磁粉后，漏磁吸引磁粉形成放大的磁痕顯示。 磁粉檢測對表面裂紋靈敏度很高，裂紋顯示直觀，操作容易，但因清洗工作量太大，影響檢測進(jìn)度，且表面銹蝕，黑痕不

5、易清洗干凈，這些痕跡與磁粉顏色的對比不鮮明，影響對磁痕的觀察，容易造成漏檢，且齒尖漏磁吸附磁粉往往也會造成誤判。 (2著色檢測法。該方法雖然直觀且易于操作，但對表面清潔工作以及表面粗糙度要求都很高，工藝過程較復(fù)雜，操作時應(yīng)嚴(yán)格按程序完成作業(yè)，才能取得滿意結(jié)果。同時，著色法操作時間長，對環(huán)境、操作人員有污染，檢測費(fèi)用也高。當(dāng)必要時可替代磁力探傷方法。 (3）超聲波檢測法。 利用超聲波在缺陷上的返回信號，通過回波所在的位置、形態(tài)、大小及動態(tài)波形來判斷裂紋。這種方法方便、快速、成本低，但超聲檢測用于高強(qiáng)螺栓存在一定難度，因為裂紋的缺陷反射波與螺紋形成的反射波加上底波、遲到波，會影響對缺陷的判斷，不像

6、厚鋼板和規(guī)整的鍛件對缺陷的觀察那么直觀，對波形的判斷人為因素很大。通過實際檢測過程，采取與正常螺栓比較的方式，對異樣波進(jìn)行分析、判斷，再配合磁粉檢測方法互補(bǔ)，準(zhǔn)確率是很高的。 4、高強(qiáng)螺栓超聲檢測方法 4.1直探頭斜楔塊法 將直探頭藕合面上貼一塊透聲斜楔塊，如圖3所示，聲束通過透聲斜塊改變一定角度，因不超過第二臨界角，仍然是縱波。 檢測時探頭位置應(yīng)使主聲束與齒面基本垂直，造成聲束傾斜到達(dá)螺栓側(cè)面，調(diào)整探頭位置，使主聲束指向螺栓過渡段，并覆蓋全部“掃查范圍”區(qū)段（見圖1）。掃查時，將探頭保持相對位置沿端面移動一周進(jìn)行探測。如聲束不能全部覆蓋危險段，則探頭除做周向移動外，還應(yīng)做徑向鋸齒移動，以確保危險段的全面掃查。圖4a為各齒反射波代號，圖4b為齒根完好的波形，波束掃查到7個齒面，d波為中心束所達(dá)之齒面返回信號，前面波形依次下降，而a、b、c波又相應(yīng)較e、f、g號波為高，此波形可借助水平展開仔細(xì)觀察。 圖4c為第