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超声波无损检测在大型铸件上的应用

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发表时间:2020-06-22 10:24

超声波无损检测在大型铸件上的应用

前言:

大型铸件通常采用地坑式砂型铸造方法成型铸造成型并完成热处理、粗加工后,进行超声波无损检测(UT),对铸件内部的质量进行检测。

但UT检测合格的大型铸件在使用过程中仍有3%开裂失效。在接触过的案例当中,铸件在使用一段时间后(在质保期以内)开裂,造成较为严重的不良影响,对生产厂商和设备制造商造成一定损失。

问题分析:

大型铸件在正常使用期限内开裂,以轮带为例,无论是开裂的位置,还是裂纹的走向都很相似,同时不论是国内项目还是国外项目,轮带都至少经过三位或以上的UT检测师检测,检测的结果都是合格的。裂纹走向示意图见图1


检测合格的轮带在使用过程中出现开裂属于小概率事件,但经过仔细分析,均是由以下两点原因造成(见图2)。

1)合格轮带都会存在内部缺陷,此缺陷是属于UT检测标准范围内允许存在的。即每一条铸造合格的轮带都会存在成为潜在裂纹源头的缺陷,通常此缺陷存在于轮带的近表面100mm以内。

2)疲劳接触应力对轮带的开裂起到催化促进作用,促进潜在裂纹的形成以及延展。这两点原因哪个是主要,哪个是次要,还是同时存在共同作用,需要结合现场实际情况进行分析。

在对案例进行现场检测以及对缺陷区域进行清理的过程中发现,在轮带表面开裂裂纹下100mm以内的深度,都存在夹渣缺陷,同时检测窑的滑移量,都是在设计范围以内的,因此检测合格轮带小概率开裂的主要原因是,近表面存在不超标的潜在缺陷,在使用过程中,受到循环疲劳接触应力的作用,导致缺陷失稳开裂,向内外两侧同时扩展。

解决方案:

通过三起案例中收集到的轮带运转数据,以及修复过程中发现的一些问题,判定是由于近表层的不超标缺陷失稳导致轮带开裂。

通过这些案例说明,大型铸件的使用安全可靠性不是简单地依据质检报告判定的,需要通过铸造工艺、材料力学以及质检探伤三位一体地进行综合 控制和评估,是一个系统问题。

但是对于大型铸件的内部质量,使用UT检测时不能仅对铸件是否合格进行评判,更重要的是要对工作区域进行二次检测。对于铸件质量控制的工作步骤如下:

1)严格控制造型工艺大型铸件的内部质量,从它的造型开始就已经决定,因此对于铸造厂家的造型工艺一定要进行评审,冒口布置的合理与否、内浇道布置能否保证钢液充型顺畅、冷铁摆放位置是否合理、排气孔数量是否足够、浇注温度是否合适、冒口保温措施是否到位等等一系列问题都要注意。


2)进行二次扫描和评估 根据铸件的实际使用工作面,分区域使用不同 灵敏度进行UT检测,不使用单一灵敏度进行检测。

评估结果是大于等于的,小概率事件可以避免;评估结果是小于的,将结果通知分交厂家,告知潜在 风险,双方留下备忘录,有备无患。

结语

1)按超声波无损检测(UT)标准检测合格的大型铸件,在正常使用寿命内仍会有小概率开裂问题发生。

2)为避免小概率事件发生,在UT检测判定合格的基础上,使用不同灵敏度对铸件的工作区域100mm内进行二次检测,对潜在不超标的缺陷进行二次评估,以避免大型铸件小概率开裂问题的发生。


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