論鋼包耳軸的探傷工藝

王仿 陳赟 王振

摘 要：鋼包耳軸承載著整個鋼包的重量并且在高溫下作業，一旦耳軸有缺陷沒有及時發現將引起極大地安全事故。因此對使用中耳軸的檢測相當的必要。

關鍵詞：鋼包耳軸；應力裂紋；磁粉檢測；超聲檢測

鋼水包在使用中由于耳軸需要承受鋼包整體重量，在使用中不斷與吊鉤內襯摩擦，鋼水包耳軸容易出現劃傷，進而產生微小裂紋。而這些缺陷需要及時檢測出，否則容易造成安全隱患，引起表面裂紋擴散。檢測的方法有滲透探傷法，超聲波探傷法、磁粉探傷法等。其中磁粉較滲透的檢測方法更優。在這里我們簡要介紹下耳軸的超聲波和磁粉探傷兩種方法。

1 耳軸中存在的主要缺陷

耳軸的主要缺陷為在鑄造中產生的縮孔、裂紋和夾渣以及在使用中耳軸摩擦副產生相對運動時，軟基材料表面較粗大的凸起由于粘著 磨損而產生脫落，形成較硬的粗大磨粒；同時耳軸表面也由于粘著磨損產生了高硬度的細小磨粒。兩種磨粒滯留在接觸區內共同參與磨粒磨損。在摩擦副中粗大磨粒承受了大部分載荷，僅有極少部分高硬度細小磨粒參與磨料磨損。由于粗大磨粒硬度小于耳軸表面硬度。因此粗大磨粒對耳軸磨損作用很小，耳軸磨損速度顯著降低。實踐證明，由于耳軸處于高溫輻射區，油脂潤滑失效，耳軸磨損相當嚴重，并多次發生耳軸表面大面積拉傷。在承受交變應力的情況下容易產生的橫向裂紋。如果沒有及時檢查發現并處理這些缺陷很容易引起安全事故。同時耳軸和鋼包的連接處都是直接焊接的，由于受的拉力比較大容易開裂，使耳軸與鋼包的連接不牢固，使耳軸在受力較大時有滑出脫落的危險。

2 在用耳軸的檢測重點——疲勞裂紋

疲勞裂紋的危害程度比較大，在被忽略時輕者使耳軸承載強度降低，嚴重時甚至會造成耳軸的直接斷裂。耳軸的內部缺陷（縮孔、裂紋、夾渣等）在不斷承受拉應力時可能產生疲勞裂紋，但大多情況下，耳軸表面應力集中的部位（如耳軸根部、與軸套摩擦形成的溝等）在交變應力下更容易產生疲勞裂紋。如果在使用中沒有檢查或是檢查忽略了這些細微缺陷，耳軸在重力載荷下容易在裂紋位置直接斷裂，從而造成較大的安全事故。

3 檢測方法的選擇

根據耳軸的外形尺寸、形狀、表面狀況以及缺陷性質（種類、大小、位置、方向等）等確定耳軸的檢測方法。

由于剛產生的疲勞裂紋還沒有深入耳軸內部，只存在于表面，因此采用磁軛法進行表面檢測。磁軛的磁極間距應控制在75mm～200mm之間，檢測的有效區域為兩極連線兩側各50mm的范圍內，磁化區域每次應有不少于15mm的重疊。當磁痕是形狀清晰，輪廓分明時，線條釬細證明這是裂紋；當磁痕模糊線條寬時，說明是表面機械劃傷。對于耳軸的內部裂紋和其他缺陷可以采用超聲波直探頭進行檢測。檢測前應對耳軸表面進行打磨，使表面的粗糙度Ra≤6.3μm。檢測面應無氧化皮、污物等。如耳軸內部無缺陷則反射波直接為底波，如有缺陷則反射波在缺陷位置。檢測時應從耳軸的軸向和周向兩個相互垂直的方向進行探測，盡可能的檢測到耳軸的全體積。

4 缺陷的顯示

由于耳軸的受力方向與耳軸的軸向垂直，而疲勞裂紋多與應力有關。因此耳軸上的疲勞裂紋一般在耳軸根部。瓷痕一般中間粗大兩邊逐漸對稱變細，且裂紋多與耳軸軸向垂直。由于耳軸表面上由于磨粒摩擦多有些劃痕，這種劃痕多事寬而淺的，因此，在做磁粉檢測時一般不會出現明顯釬細尖銳磁痕。如果有明顯釬細尖銳磁痕顯示，則說明這些劃傷可能已經引起了裂紋產生，需要經過打磨后進一步做磁粉檢測進行確認。超聲波檢測主要進行耳軸的內部檢測。在軸端用直探頭檢測時，如無缺陷時反射波為耳軸的底波，長度等于耳軸的長度，如內部有缺陷或是有裂紋時則反射波在缺陷位置，要小于耳軸的長度，而應力裂紋多在根部，因此要特別注意受力面的檢測。而從軸面進行檢測時多檢測一些內部缺陷（種類、大小、位置、方向等），這些缺陷容易使耳軸的強度降低，從而影響鋼包的安全使用。

5 耳軸的重點檢測部位以檢測實例

我們今年共對安鋼集團煉鐵的180臺鋼包進行檢查，檢查步驟如下：

（1）先把耳軸外的軸套去掉，對磨損比較嚴重的耳軸用砂輪機進行打磨直至露出光滑的金屬色。如果沒有磨損時就用鋼絲輪進行打磨去除表面的氧化皮和污物等，直至露出光滑的金屬色。

（2）先在耳軸上噴上均勻的反差劑，在用紅磁膏和適量的水（磁粉濃度為10～20g/l，并用A-30/100型靈敏度片測試）調配好的磁懸液噴灑在磁軛的兩極之間，在噴灑磁懸液之后磁軛需要繼續通電1～3秒后才可斷開。如有缺陷在反差劑的反襯下會比較明顯的表現出來。必要時可可使用放大鏡進行觀察。

（3）耳軸和鋼包的連接焊縫先進行打磨，直至漏出金屬光澤。然后均勻的噴上反差劑。使磁軛的兩極在焊縫兩側先與焊縫垂直，在左右與焊縫成45°角進行檢測，從而使裂紋最大化的被檢測出來。

（4）做過磁粉檢測后，用耦合劑均勻的涂滿整個耳軸軸面和端面，用超聲波直探頭進行100%的掃查，同時有不小于15%的覆蓋率，確保不會有漏檢部位。

（5）這一次的檢查結果為180臺鋼水包共有兩臺有缺陷，一臺根部有細微裂紋，另一臺耳軸內部有鑄造缺陷。

6 結論

經過大量的檢測實踐分析可以得到，應使超聲波和磁粉結合進行耳軸內部和表面探傷，可以做到防范于未然，最大可能的把危險不安全因素提前排除。應得到廣泛推廣應用。

參考文獻：

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