磁粉檢驗(yàn)在火力發(fā)電廠高溫緊固螺栓中的應(yīng)用分析

傅恩敏++彭學(xué)文

摘 要：隨著我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展，火力發(fā)電廠已經(jīng)成為推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分。高溫緊固螺栓作為保證火力發(fā)電廠運(yùn)行的關(guān)鍵，對(duì)于火力發(fā)電廠的安全運(yùn)營(yíng)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，針對(duì)高溫緊固螺栓的檢驗(yàn)方法有磁粉檢驗(yàn)以及超聲波檢驗(yàn)，該文以磁粉檢驗(yàn)為研究對(duì)象，明確磁粉檢驗(yàn)的相應(yīng)優(yōu)點(diǎn)，著重介紹該螺栓磁粉檢驗(yàn)工藝。

關(guān)鍵詞：磁粉檢驗(yàn) 火力發(fā)電廠 高溫緊固螺栓

中圖分類(lèi)號(hào)：TGll5.28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（c）-0102-02

前言：“對(duì)大于和等于M32的螺栓均需要進(jìn)行100%的超聲波檢驗(yàn)（必要時(shí)可用磁粉、著色以及其他檢驗(yàn)方法檢查），不得有裂紋和影響強(qiáng)度的缺陷存在，有裂紋的螺栓應(yīng)報(bào)廢”，這條規(guī)定出自于DL439-91《火力發(fā)電廠高溫緊固件技術(shù)導(dǎo)則》當(dāng)中第3.7條，它明確地規(guī)定了高溫緊固螺栓的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。類(lèi)似這樣的規(guī)定，都是為火力發(fā)電廠的安全運(yùn)營(yíng)做的保證，使火力發(fā)電廠的發(fā)電量能夠滿足社會(huì)的需求。充分的說(shuō)明高溫緊固螺栓在整個(gè)發(fā)電廠當(dāng)中的重要作用，對(duì)其進(jìn)行精確檢驗(yàn)對(duì)火力發(fā)電廠的發(fā)展具有促進(jìn)作用。

1 火力發(fā)電廠高溫緊固螺栓概述以及損傷原因分析

1.1 概述

高溫緊固螺栓為火力發(fā)電廠的重要金屬部件，在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中承載著高溫、應(yīng)力以及腐蝕等方面的多種作用，造成螺栓的損傷速度加快，極易形成斷裂以及螺栓事故，嚴(yán)重影響整個(gè)機(jī)組安全性能。高溫緊固螺栓按照具體的特征劃分為剛性螺栓與柔性螺栓；按照形狀劃分為直筒螺栓與細(xì)腰螺栓；按照具體的結(jié)構(gòu)劃分為中心孔與無(wú)中心孔兩種類(lèi)型。目前，火力發(fā)電廠當(dāng)中普遍進(jìn)行應(yīng)用的是柔性細(xì)腰螺栓，由于柔性細(xì)腰螺栓在擰緊的狀態(tài)下，螺栓的身長(zhǎng)與變形主要集中于螺桿部位，其允許范圍內(nèi)的變形量能夠明顯的改善螺栓的受力狀態(tài)，在現(xiàn)代火力發(fā)電廠當(dāng)中得以廣泛應(yīng)用。

1.2 損傷原因分析

高溫緊固螺栓在應(yīng)用的過(guò)程中，承載的力在旋和螺紋上的荷載分布不均勻，在適當(dāng)?shù)膹椥苑秶鷥?nèi)，靠近螺母支承面的第一圈螺紋荷載較大，其余螺紋荷載程度逐漸減小。同時(shí)，在進(jìn)行大修拆卸時(shí)主要是采用中心加熱的方式，造成中心孔內(nèi)部受到灼傷以及熱力影響，造成螺紋中心孔橫向裂紋的產(chǎn)生，嚴(yán)重的影響整體機(jī)組的工作效率，出現(xiàn)安全隱患[1]。

2 超聲波檢驗(yàn)的不足之處

超聲波檢驗(yàn)是檢驗(yàn)高溫緊固螺栓裂紋的一種重要方法，但超聲波檢測(cè)存在一定的不足之處。對(duì)于裂縫小于1 mm的微小裂紋缺陷，超聲破檢測(cè)不出來(lái)，這是從DL/T694-1999《高溫緊固螺栓超聲波檢測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》中知道的。對(duì)于高溫緊固螺栓的檢測(cè)存在不足，分析其具體原因主要為以下三個(gè)方面的內(nèi)容：

（1）縱波斜探頭頻率具體要求標(biāo)準(zhǔn)為2.5 MHz-5 MHz（波長(zhǎng)>1 mm）；

（2）產(chǎn)生波探傷標(biāo)準(zhǔn)孔≈1 mm；

（3）超聲波探傷靈敏度約為λ/2，因?yàn)椴ǖ难苌浯嬖诔暡z測(cè)過(guò)程中

為避免微小裂紋在進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中存在漏洞，安裝高溫緊固螺栓前，先對(duì)螺栓的螺桿、靠近螺桿位置的三個(gè)螺紋，采用了磁粉檢驗(yàn)的方式，對(duì)螺紋進(jìn)行檢測(cè)，主要原因是由于該區(qū)域荷載較大，容易出現(xiàn)相應(yīng)的裂紋。具體如圖1所示。

3 質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

質(zhì)量檢驗(yàn)以及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)需要按照關(guān)于火力發(fā)電廠設(shè)備檢測(cè)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)：（1）不允許存在任何裂紋和白點(diǎn)，（2）緊固件和軸類(lèi)零件不允許橫向缺陷顯示，（3）不得有裂紋和影響強(qiáng)度的缺陷存在。前兩條是JB/T4730.4-2010《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》中第9.1條規(guī)定，第三條是DL439-91《火力發(fā)電廠高溫緊固件技術(shù)導(dǎo)則》中第3.7條規(guī)定。

4 磁粉檢驗(yàn)過(guò)程

4.1 選擇螺栓

選擇材質(zhì)為35CrMoA-5的螺栓10個(gè)，規(guī)格全為M80×6×600。熱處理過(guò)程中，水冷或者油冷的溫度為850 ℃～870 ℃，回火溫度為550 ℃～630 ℃。該材質(zhì)的螺栓剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.11T，矯頑力為1376A/m[2]。

4.2 設(shè)備

使用的檢驗(yàn)設(shè)備為，根據(jù)JB/T4730-2010中有關(guān)探傷機(jī)質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，把固定式磁粉探傷機(jī)作為使用的檢驗(yàn)設(shè)備，斷電相位控制器。

4.3 磁粉以及載液選擇

磁粉是保證檢驗(yàn)質(zhì)量的關(guān)鍵內(nèi)容，在本次檢測(cè)實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)JB/T4730.4-2010中有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，選取的磁粉是YC-2熒光磁粉，選擇的載液是LPW-3油基載液配置熒光磁懸液，并確保實(shí)際的熒光磁懸液濃度為0.5g/L[3]。

4.4 方法

運(yùn)用連續(xù)法縱向磁化螺栓，各種缺陷包括高溫緊固螺栓的橫向裂紋缺陷均使用剩磁濕法和熒光磁懸液檢驗(yàn)。這是因?yàn)椋翰捎镁€圈法縱向磁化螺栓后，螺紋本身就相當(dāng)于橫向裂紋，這樣，螺紋在檢驗(yàn)過(guò)程中吸附附近磁粉變得非常容易，促使過(guò)度背景的形成，不能觀察到螺紋缺陷，容易造成誤判。

4.5 規(guī)范磁化

縱向磁化所需的磁化電流，其計(jì)算公式如下：

由于：L/D=600/80=7.5，2<7.5<10；

線圈的具體直徑為300mm；

長(zhǎng)度為300 mm得出：S1/S2=1502π/402π=14>10

IN=1690R/[6（L/D）-5]；

所以：I=1690R/[6（L/D）-5]=1690×150/10[6（600/80）-5]=768（A）

計(jì)算結(jié)果：I=768（A）（10匝）

4.6 檢驗(yàn)步驟

4.6.1 預(yù)清洗

在安裝之前，螺旋為了防止生銹采用油脂進(jìn)行保存，所以在使用前，要完全清除螺栓上的油脂，清除油脂要選用相應(yīng)的清洗劑，如酒精、丙酮等。endprint

4.6.2 磁化

采用線圈法磁化螺栓縱向方面，可以檢驗(yàn)橫向方面的缺失。并且，要重點(diǎn)處理緊挨螺桿兩側(cè)的螺紋。磁化過(guò)程中，注重?cái)嚯娤辔豢刂破鞯氖褂茫刂拼呕瘯r(shí)間，使其保持在在0.25～1 s之間[4]。

4.6.3 磁懸液的使用

采用噴灑方式施加磁懸液。檢驗(yàn)時(shí)，使用的磁懸液具體的濃度標(biāo)準(zhǔn)為0.5 g/L。控制其具體的噴灑次數(shù)，在2-3次之間。同時(shí)，在磁懸液的使用過(guò)程中主要注意的問(wèn)題包括以下幾點(diǎn)：第一，將整個(gè)螺旋潤(rùn)濕，然后施加磁懸液；第二，施加完成后，任何磁性物質(zhì)不得靠近以及接觸螺栓；第三，在檢測(cè)螺旋的橫向缺陷方面，需要重視磁懸液的添加，保證螺栓磁化后施加磁懸液，控制施加速度。

4.6.4 觀察磁痕顯示

在暗室里觀察螺栓磁痕顯示，確保暗室內(nèi)的可光照度小于201x。在螺栓表面，所采用的黑光燈輻射照度應(yīng)該≥1000。辨認(rèn)微小痕跡顯示時(shí)使用5倍放大鏡[5]。

4.6.5 記錄

采用照相法記錄螺栓上的磁痕顯示，并用草圖方法標(biāo)識(shí)螺栓磁痕顯示。

4.6.6 退磁

檢驗(yàn)結(jié)束后，螺栓上可能會(huì)有剩磁，這會(huì)影響附近的監(jiān)控線路和儀表的精準(zhǔn)度，需要對(duì)螺栓進(jìn)行交流電退磁。

4.6.7 后處理

對(duì)于螺旋的檢測(cè)結(jié)束之后，把螺栓上的磁粉清除干凈，然后涂上油脂層防止生銹。

5 檢驗(yàn)磁粉結(jié)果

根據(jù)JB/T4730.4-2010中的第五條評(píng)定磁痕。本次檢驗(yàn)的10只螺栓，都沒(méi)有磁痕顯示缺陷，全部達(dá)標(biāo)，即達(dá)到DL439-91和JB/T4730.4-2010有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。

結(jié)論：綜上所述，本次檢驗(yàn)的10只螺栓，經(jīng)磁粉檢驗(yàn)后，全部合格，這主要是因?yàn)楣S在零件出廠之前會(huì)檢驗(yàn)全部零件的質(zhì)量。所以，要防止發(fā)生事故，保證零件質(zhì)量，應(yīng)該明確具體的檢驗(yàn)手段與標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)用磁粉檢驗(yàn)的過(guò)程中能夠有效保證高溫緊固螺栓的安全性，應(yīng)該積極的推廣與應(yīng)用，對(duì)于火力發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展與運(yùn)營(yíng)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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