填料箱變徑處的裂紋檢測技術

桑建軍，李守彬

（中廣核核電運營有限公司，廣東深圳518000）

填料箱變徑處的裂紋檢測技術

桑建軍，李守彬

（中廣核核電運營有限公司，廣東深圳518000）

填料箱是閥門重要的密封部件，在填料箱的變徑處常有裂紋出現。利用超聲波檢測時，對變徑處的裂紋信號難以判斷，顯示的裂紋信號易與結構信號混淆，導致漏檢。通過磁粉檢測方法，從側面驗證了裂紋的存在。對于淺表面的裂紋，可通過機加工去除，避免了不必要的零件報廢，在提高產品質量的同時，降低了生產成本。

閥門；填料箱；超聲波；裂紋；深度；磁粉；檢測；方法

0 概 述

閥門填料箱作為閥門重要部件之一，對于介質的密封起到二次保護作用。在填料箱制造過程中，需通過鍛造，擠壓成型，容易在截面凸變處產生應力集中，導致裂紋的產生。在高壓運行工況下的閥門，一旦填料箱出現裂縫，裂紋將在高壓的作用下擴展，最終導致開裂，造成介質泄漏，甚至引發爆炸事故。

1 超聲波檢測實施

閥門填料箱（鍛件）材質為A105，屬于碳鋼中的特殊鋼材。填料箱的形狀，如圖1所示。材質檢查按ASTMA388-2011標準進行，檢查結果應符合標準要求。

（1）材質中單個圓形缺陷尺寸，不應大于當量直徑?2mm。

（2）無密集缺陷，在50mm2范圍內，當量直徑?1.5mm不超過5個缺陷回波顯示。

（3）斜波檢驗，不允許出現任何裂紋，對比試樣V型槽深為工件壁厚的3%，最大值為3mm。

檢測時，采用MUT600B便攜式數字超聲波探傷儀，直探頭選擇2.5P14Z，利用工件大平底回波進行調試，找到底面反射波，調至50%屏高，輸入?2 mm平底孔，工件厚度為175mm，將底波調至屏幕的第四格以內，按回車確認，這時AVG曲線就自動生成。斜探頭選擇2.5P8×8K2，利用CSK-IIIA試塊，調試距離波幅曲線，調試好儀器后，對工件進行檢驗。

圖1填料箱的形狀

檢測時，在探頭的左右前后移動中，未發現缺陷顯示。當探頭移動到截面邊緣時，探頭中心離邊緣約5～7mm，探頭所處位置，如圖2所示。在邊緣處出現一反射波，其深度在67mm處，當量直徑為?4mm，該處的波形圖，如圖3所示。用直尺測量裂紋位置，正好位于凸臺變徑處。隨著探頭的移動，反射波波幅不斷降低，探頭稍微往中心移動，回波迅速變小，再往邊緣移動一點，反射波立即消失，很容易誤以為是邊緣干涉波或者是探頭雜波。

圖2直探頭的探測位置

圖3端面邊緣處的缺陷波形

2 磁粉檢測的驗證

在超聲波檢測中，對該批次17個閥門填料箱實施了檢測，其中8個在邊緣有疑似缺陷波。為了驗證無損檢測的結果，采用CJX-A型交流磁粉探傷儀，用A型磁軛探頭對凸臺變徑處實施連續法檢測（垂直進行兩次磁化，其中一次磁軛沿軸向布置）。采用磁軛間距為100mm。經檢測，發現凸臺變徑處有明顯的表面裂紋，如圖4所示。擦掉磁痕后，重新檢測，仍然可見長達30～120mm的周向裂紋。

圖4磁粉檢測時的裂紋顯示

3 缺陷深度的測定

由于填料箱是毛坯鍛件，還有一定的加工余量，如裂紋深度較淺，將在機加工后去除，故應對裂紋的深度予以確認，最終判定是否可經機加工清除。采用上述所提斜探頭，在工件曲面檢測軸向裂紋的深度。探頭的位置，如圖5所示。經探測，缺陷深度為5～11mm，缺陷處的波形圖，如圖6所示。確定缺陷深度后，其中6個毛坯件超出機加工余量2～3 mm，故將這6個毛坯件作退貨處理。

圖5實施曲面軸向裂紋深度探測

圖6曲面軸向裂紋深度定量圖

4 超聲波檢測方案的優化

對于圓柱型工件，在端面檢測表面裂紋時，可采用小角度縱波斜探頭（約15°）在端面進行檢測。這樣探頭不用靠近邊緣，就可以檢測到變徑處的缺陷回波，如深度為65～80mm的缺陷，探頭邊緣離工件邊緣約11～14mm，這樣操作者就不會懷疑是邊緣干涉波。利用斜探頭在曲面軸向檢測缺陷深度時，探頭與工件只是部分接觸，探頭稍微一轉動就容易出現雜波，最好采用與工件曲率相同的曲面斜探頭，這樣耦合更好，缺陷波顯示得更清晰。

5 注意事項

（1）對于小角度縱波斜探頭，目前只是在理論上提及，對于其角度測試、驗收標準以及距離波幅曲線的制作也很難。一般的超聲波儀器，也沒有將小角度縱波斜探頭的調試方法列入使用說明書中，另一個原因是這種探頭會在工件中產生橫波和縱波，故在調試時應注意區分。對于新購買的探頭，角度誤差不會太大，只需調好始偏后，輸入已知角度即可直接用于檢測。

（2）選擇直探頭時，應在滿足檢查標準的同時，盡量選用小直徑探頭，在探測邊緣缺陷時，探頭不至于懸空。

（3）在超聲波探傷中，遇到可疑缺陷波時，應仔細判斷，排除非缺陷回波（如斜探頭在檢測裂紋深度時，工件變徑處堆積的機油會引起雜波，只需抹掉堆積的機油，回波即會消失）。

（4）準確調試超聲波儀器，盡量減少誤差率，尤其是探頭K值，便于對缺陷深度的測量。

6 結 語

對該批次填料箱進行超聲波檢測后，發現存在周向裂紋的工件8個，經磁粉檢測后，工件表面均有紅色磁痕顯示，裂紋長度為30～120mm，其中2個工件的缺陷深度在加工余量內。挖除裂紋后，經探傷檢測，未發現裂紋，可進入下道工序。對其余6件予以退貨處理。經機加工后，通過超聲波檢測，該2個工件的淺表面裂紋已去除。

對于內部缺陷的探測，超聲波檢測的靈敏度高，對疑擬表面缺陷探測時，可利用其它檢測方法進行確認，驗證探測結果的準確性。

［1］鄭暉，林樹青.超聲波檢測［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2008.

［2］ASTMA388/A388M-2011.重型鋼鍛件的超聲波檢測［S］.

［3］宋志哲.磁粉檢測［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

［4］JB/T4730.3-2005.承壓設備無損檢測第3部分/超聲波檢測［S］.

TheTestingTechnologyintheValveofStuffingBox CornerSurfaceCrackTesting

SANGJian-jun，LIShou-bin
（ChinaGuangdongNuclearPowerOperationCo.，Ltd.，Shenzhen518000，Guangdong，China）

Stuffingboxisimportanttosealpart.Thearticledescribesthemaindifficultiesinthevalveofstuffingbox forultrasonictesting.Duetothestuffingboxwhendoingultrasonictestingintheendfaceforconvexpartswhichthe surfacecrackisdifficulttojudge，itiseasytoconfusetheoperatorleadtoundetected；bymagneticparticletesting demonstratestherealityandtheuseofK2obliqueprobeinsurfacetodetectthedepthofthecrack.Fortheshallow surfacecrackcanbemachinedoff.Atthesametimetoimprovethequalityofreducingproductioncostandimprove productionefficiency.

valve；stuffingbox；ultrasonic；crack；depth；magneticpowder；test；method

TL353

A

1672-0210(2015)04-0044-03

2015-09-01

：2015-10-12

桑建軍（1969-），男，畢業于四川大學，工程師，從事核電站在役檢查項目與技術方面的管理工作。