甘蔗糖业  2005 Issue (4): 25-28   PDF    
甘蔗机架疲劳裂纹的磁粉检测及其补焊修复工艺
罗远潮, 庞斯雄, 陆光明    
广西大学, 南宁 530004
摘要:分析了甘蔗糖厂压榨机架常发生疲劳裂纹部位与应力集中点的相应关系,并根据裂纹部位确定是否适用磁粉检测。同时提出了焊接修复机架的工艺参数,通过实践验证,工艺可靠。
关键词机架     疲劳裂纹     磁粉检测     焊接修复工艺    

压榨机架是用来支承和固定压榨机各部件 的。它不仅承受重载荷还受到弯曲应力、轴向应 力、剪切应力等各种应力的作用。检修机架主要 是检测机架存在的疲劳裂纹,在检测前,应充分 了解机架在使用中的受力状态、应力集中易开裂部位,以及裂纹的方向。疲劳裂纹一般首先出现 在应力最集中部位。因此,只需要进行局部检 测。

笔者近年来检测了数间糖厂的压榨机架,出 现疲劳裂纹的部位见图1(a)和(b)所示,如鹿 寨、凤凰、来宾桂宝、南圩、西场、石塘等糖厂 的压榨机架,裂纹长达300~500mm。

图1 机架
1 检测前的准备

(1) 检测部位的预处理,将检测表面的油 污、油漆氧化皮用手提式磨光机打磨修整,使其 呈现出机体金属材料的金属光泽。

(2) 检测仪器,选用CY-1型磁粉探伤仪,该 仪器具有照明装置,极间距离可调节,交直流两 用。

(3) 磁悬液的配制。选用中日合资红色磁粉 膏,挤出50mm 长冲入500mL 水可配成磁悬液。

(4) 检测灵敏度。用 A1-30/100 试片,磁痕 显示清晰。

(5) 用钢卷尺测量尺寸,并根据需要用透明 胶带纸复制磁痕。

2 检测步骤

(1) 将马蹄形交直流磁轭探伤器接至交流档上。

(2) 检测灵敏度试验,将A1-30/100试片紧 贴在机架被检测的表面上,试片上无人工槽的一 面朝外,胶带纸不要贴住试片有槽的位置,把极 间距离调至100~150mm范围内,开启电源,喷洒 磁悬液,观察磁痕显示,若试片上十字及圆形槽 磁痕显示清晰,则仪器检测灵敏度达到要求。

(3) 连续湿法检测。先将检测表面用磁悬液 均匀润湿,然后接通电1~2s,与此同时喷洒磁 悬液,停止喷洒后,再通电数次每次0.5~1s。

(4) 马蹄形电磁轭,只有2个磁极是纵向磁 化,只能发现与2极连线垂直和成一定角度的缺 陷,对于平行2极连线方向的缺陷则不能发现, 为了避免缺陷漏检,同一部位至少要作一次互相 垂直的检测。

(5) 电磁轭探伤器的磁通密度的变化,取决 于2极是否接触良好和极间距的大小,在操作时 要注意2极等检测面接触良好。

(6) 检测面的观察检查,在磁痕形成之后,立即进行。

(7) 用此方法检测联轴箱4个小圆角上的疲劳裂纹以及齿轮床的大小齿轮齿根的疲劳裂纹等机 件检测结果比较令人满意,笔者已经检测过多间 糖厂的压榨车间构件。

(8) 笔者在2002年至2004年榨季检测机架 120座,所发现疲劳裂纹如图 2(A-B)位置中所 示的疲劳裂纹占70%,将近有50个机架在此处出 现疲劳裂纹,400mm长,由A点向C方向扩展,经 超声波测定裂纹深度50~60㎜左右。

图2 机架裂纹方向
3 磁痕记录

可用等记号笔作出标记,做好记录或用透明 胶带纸复制磁痕。

4 机架焊接修复

机架材质一般采用ZG35铸钢,应经退火热处 理。一旦经磁粉检测发现裂纹超过200mm以上都 要进行焊接修复后,才能使用。

如图 1中(1-1)截面的弯曲应力,相当应力 都比较大,在此部位出现的疲劳裂纹十分严重, 长达300mm以上。裂纹处壁厚65mm左右的机架。 现以图 1(1-1)中截面的疲劳裂纹焊接修复此 部位为例的焊接工艺方法。

(1)坡口制备。图 1中1-1截面的疲劳裂纹始 于机架边缘沿拐角处扩展至AB方向,再由A点向 AE方向延伸,见图 2(A-B)所示。采用碳弧气刨 加工坡口(图 2)用单面焊接双面成型。刨前必 须预热100~140℃,用Ф8mm的碳棒先刨出坡口 深度,并用微型角向砂轮将坡口表面的硬化层磨 掉,沿裂纹2侧坡口表面2侧打磨出40mm宽的坡 口,露出金属光泽。

图3 坡口尺寸

(2)如果疲劳裂纹从机架边缘开始裂至另一 则边缘时,为了提高其抗扭和抗弯强度,在焊缝 始、终端加焊平补板,平补板具体尺寸见图 5

图4 焊道顺序

图5 补焊顺序及平补板

(a)所示。平补板材质为Q235,加焊位置见图 5(b)所示。

(3)补焊工艺参数,坡口修整好后,对坡口 2侧,用干粉法进行磁粉检测,目的是裂纹是否 清除干净。如果清除裂纹末端,要了解裂纹走向再进一步,打磨除去。补焊焊条为J507,焊前将 坡口2侧预热200℃,用ф4mm焊条补焊4层后, 然后用ф5mm焊条焊满坡口,焊道温度保持200℃ 左右,焊后立即用石棉绳覆盖焊缝,保温缓冷, 最后加焊平补板。焊道顺序见图 4。补焊顺序见图 5 。

(4)焊后检查。对于焊缝表面缺陷电磁轭探 伤器进行局部检测,不能存在40mm长的条状缺 陷。符合JB4730-94标准技术要求。对于焊缝内 部缺陷可用超声波横波探伤。我们已经修复的数座机机架,经过2个榨季的运行尚未发现异常。

表1 焊接工艺参数
参考文献
[1]甘蔗压榨机设计及计算.《甘蔗压榨机设计与计算》编写组.北京:轻工业出版社,1987
[2]《焊接》编辑部.焊接修复实例.北京:机械工业出版社,1993
[3]无损检测学会.磁粉探伤.北京:机械工业出版社,1987
[4]庞斯雄.cy-1型马蹄形电磁探伤仪结构原理分析.广西大学学报(自然科学版),1992(1)
[5]庞斯雄,韦英.马蹄形电磁探伤器结构原理分析.无损检测,1991(3)
(本篇责任编校:邢海萍)