淺談液壓啟閉機活塞桿更換工程質量控制要點及其檢測方法

趙守義 胡 超

淺談液壓啟閉機活塞桿更換工程質量控制要點及其檢測方法

趙守義 胡 超

劉家道口節制閘液壓啟閉機活塞桿因鍍鉻層失效，活塞桿生銹，工程建管單位擬對其進行更換處理。為了更好地控制活塞桿的制作質量，尤其是鍍鉻質量，筆者圍繞活塞桿制作質量的幾大控制方面，尤其是深入分析影響鍍鉻質量有效因素，結合多年的檢測經驗，抓住工程制作質量控制要點，制訂了有針對性檢測方案，并且針對每一項控制要點，分析比較幾種常用的測試方法，形成了比較科學、操作性強的質量控制體系。下面對工程質量控制要點及檢測方法進行探討。

一、原材料質量控制要點及檢測方法

原材料材質不好，以后的加工制作再好，活塞桿的力學性能也不會太好，甚至不能承受設計承載力導致破壞。根據材料化學成分及強度，鋼材可以化分成多種牌號，鋼材的牌號決定了鋼材的強度范圍，而鋼材的化學成分又影響了鋼材的力學性能。所以通過化學成分與力學性能相結合進行檢測，既可以查清材料是否符合設計牌號，又可以控制材料力性能符合其技術要求。

化學成分分析檢測技術：化學成分分析目前有兩種常用檢測技術，一種是通過取樣，鉆成屑狀，通過試劑進行化學成分分析；第二種檢測方法是通過金屬元素光譜分析法，比如說Q235與Q345牌號，可以通過光譜法鑒定出鋼中少量元素Mn的含量，然后分析推定出鋼的牌號。劉家道口節制閘液壓啟閉機活塞桿材質為45號鋼，由于35#～45#錳的含量范圍是一致的，材質牌號取決于碳的含量，該工程化學成分檢測只能采用取樣通過試劑進行檢測。

力學性能試驗：同一批原材料，在加工前對原材料截取一段加工成力學性能試件，通過萬能試驗機對原材料試件進行屈服強度、抗拉強度試驗。該工程是具體檢測條件，可以直接取樣，該項試驗可以直接反映材料的強度是否符合設計牌號力學性能技術要求。質量控制標準：屈服強度不低于355MPa，抗拉強度不低于600 MPa，伸長率為不低于16%。

二、活塞桿鍍鉻質量控制要點及檢測方法

1.表面針孔、孔隙及檢測方法

鍍鉻時不可避免地會出現孔隙，尤其是鍍雙層鉻，即先鍍乳白鉻后鍍硬鉻，水氣通過針孔從孔隙到達母材，長此以往母材會逐漸銹蝕，銹蝕面積增大到一定程度后就進一步造成鍍鉻層剝落失效。

檢測方法：采用貼濾紙法進行檢測，該濾紙浸由鐵氰化鉀（10g/L）、氯化鈉（20g/L）、氯化銨（60g/L）溶液制成，檢測前被測件表面用酒精清凈，然后貼上該專用濾紙，靜置10～20min，揭下濾紙，用蒸餾水沖洗、晾干，觀察試紙每平方厘米的藍色斑點。

質量控制標準：根據工程設計要求，每平方厘米不超過3個藍色斑點。

2.鍍鉻層厚度及檢測方法

活塞桿表面如鍍鉻層較薄，磨損就會造成鍍層更進一步減薄，當鍍層全部被磨損就會產生銹蝕。鍍鉻層厚度控制是很必要的。

檢測方法：采用磁阻法檢測厚度，此方法可以推廣運用到所有磁性基體上非導磁性材料的厚度檢測。鉻為非導磁性材料，活塞桿基體為導磁性鋼質，當測量探頭與復蓋層接觸時，探頭與磁性基體構成一個閉合磁回路，由于非磁性復蓋層存在，使磁回路磁阻增加。磁阻正比于復蓋層厚度，通過磁阻大小測量即可得到復蓋層厚度值，并可直接從儀器表頭上讀出厚度值，該檢測方法簡單快捷，精度可以到1μm。

控制標準：根據設計要求先鍍0.04～0.05mm乳白鉻，后鍍硬鉻，鍍后精磨后的鍍層厚度應0.08～0.1mm。

三、活塞桿內部質量缺陷控制及檢測方法

活塞桿是由45號鑄鋼經過鍛造工藝拔長而成，由于材料在鑄件時可能存在一定的缺陷，經過鍛造工藝處理時，有的缺陷危險性甚至放大數倍，如鑄件內部的氣孔或疏松，經過拔長，有可能變成縱向裂紋，所以活塞桿在加工前應了解內部質量是否符合鍛件內部質量要求。

控制標準：根據設計要求按照GB/T6402進行全部超聲波探傷檢測，檢測結果等級評定結果應達到Ⅱ以上標準。

四、活塞桿近表面質量缺陷控制及檢測方法

活塞桿表面存在一定量的雜質、疏松、微裂紋等缺陷，對電鍍過程的影響比較嚴重，尤其是這些缺陷不是單個形成，而是集中在一處。電鍍液中含有酸，電鍍時，這些酸浸入到雜質及疏松部位中，電鍍時鉻層僅僅覆蓋其表面，內部卻是連續缺陷，事后由于浸入的酸影響，很快就從里向外腐蝕并成塊剝落。有缺陷的表面在電鍍過程中使氫析集，形成氫氣氣泡，造成鍍層結合不牢，這就能很好解釋為什么有的活塞桿外部涂有油脂，水氣一時無法浸入，但不到一個月又銹蝕；也能很好解釋為什么用藍點法測試時無孔隙而褪鍍后基體上有蝕坑、裂紋。

探測鋼質構件近表面缺陷目前有兩種常用的檢測方法：第一是著色滲透檢測法，著色探傷測試是一種非破壞性實驗方法，用來探測諸如肉眼無法識別的裂紋之類的表面損傷。用著色劑涂在材料的表面，著色劑滲入受損部位，放置一段時間后將表面的著色劑沖洗掉。在已經清洗干凈的表面涂上顯影劑，損傷部位由于著色劑滲入其中從而看得一清二楚。著色法探傷檢測不受材料是磁性還是非磁性的限制，因為它是用帶有彩色的高滲透性油液，使之滲入鍛件表面缺陷中，然后用吸附劑將它吸出，在普通光線下用肉眼即可看到“彩象”，從而發現表面開口狀缺陷。由于著色法檢測時用到著色試劑，會對環境造成污染。

第二方法是磁粉探傷，它是檢驗鐵磁性材料表面或近表面缺陷的一種常用的方法。檢測時首先在被探傷的鐵磁性工件上建立一個磁場，當工件表面或近表面材料有不連續缺陷時，會切割工件表面的磁力線，從而形成缺陷部位的漏磁場。這種漏磁場就會吸收顆粒極細微的磁粉，形成肉眼可見的磁痕，通過觀察磁痕是否存在及其分布來確定工件表面（或近表面）有無缺陷和缺陷分布情況。

工程活塞桿近表面缺陷檢測主要是檢測開口性缺陷，以檢測鍍鉻質量，所以著色法與磁粉法檢測均可以達到最終控制效果。考慮成本與攜帶等因素，采取著色法檢測。

質量控制標準：根據設計要求，不允許有任何形式的裂紋存在。

五、電鍍時的控制要點及檢測方法

電鍍時主要控制要點是溫度、電鍍電流密度。兩個因素是相互關聯的，不考慮另一個因素而變更其中一個因素，將引起不良結果。只有在電鍍液的溫度與電流密度適當的配合下，才能取得質量優良的電鍍層。

1.鍍乳白鍍鉻溫度與電流密度控制

乳白鉻層的特性是硬度低、無裂紋網、光澤性差，但是隨著鉻層的增厚，氣孔較少，鉻層的氣密性、抗蝕性能良好。這種鉻層電鍍條件要求是，較高的溫度與較低的電流密度，溫度一般為65℃～70℃，電流密度為25～40 A/dm2。

2.鍍硬鉻溫度與電流密度控制

由實驗可知，就耐磨性而言，在電流密度為40 A/dm2和溫度為50℃時，獲得的鉻鍍層耐磨性最高，當電流密度超過最高值時，鉻鍍層的耐磨性反而下降。其原因是由于氫對鉻鍍層的影響而使鉻鍍層的脆性增高，同時隨著溫度的增高，相當于獲得具有較高耐磨性鉻鍍層的電流密度范圍急劇縮小。

3.檢測方法

溫度檢測：采用溫度傳感器，通過溫度顯示儀表可以直接檢測出溶液的溫度。也可以采用普通的溫度計進行直讀。

電流密度檢測：主要采用鉗型電流表或萬用表進行檢測，根據尺寸計算出電流密度。控制標準嚴格按上述步驟進行質量控制。

六、精加工尺寸質量控制

活塞桿的加工精度是一個重要的環節，加工精度控制不到位，影響其裝配質量。活塞桿加工精度主要落實在尺寸與配合上。在活塞桿精加工時，考慮精加工后鍍鉻層厚度，應按照設計圖紙標稱尺寸預留出0.08～0.1mm作為精加工尺寸的實際控制標準。

檢測方法：尺寸精加工可以通過千分表或螺旋測微計配合磁性表座測量。質量控制標準按圖紙要求尺寸與公差進行控制。

七、結語

根據以上質量控制措施，采取科學的檢測方法，劉家道口樞紐劉家道口節制閘液壓啟閉機活塞桿更換工程制作質量控制得到了可靠的保證，尤其是鍍鉻質量控制要點及檢測方法可以在中小型水利工程零部件鍍鉻工程質量監理與檢測過程中推廣運用■

（作者單位：安徽省·水利部淮委水利科學研究院 233000）