浅谈液压启闭机活塞杆更换工程质量控制要点及其检测方法

赵守义 胡 超

浅谈液压启闭机活塞杆更换工程质量控制要点及其检测方法

赵守义 胡 超

刘家道口节制闸液压启闭机活塞杆因镀铬层失效，活塞杆生锈，工程建管单位拟对其进行更换处理。为了更好地控制活塞杆的制作质量，尤其是镀铬质量，笔者围绕活塞杆制作质量的几大控制方面，尤其是深入分析影响镀铬质量有效因素，结合多年的检测经验，抓住工程制作质量控制要点，制订了有针对性检测方案，并且针对每一项控制要点，分析比较几种常用的测试方法，形成了比较科学、操作性强的质量控制体系。下面对工程质量控制要点及检测方法进行探讨。

一、原材料质量控制要点及检测方法

原材料材质不好，以后的加工制作再好，活塞杆的力学性能也不会太好，甚至不能承受设计承载力导致破坏。根据材料化学成分及强度，钢材可以化分成多种牌号，钢材的牌号决定了钢材的强度范围，而钢材的化学成分又影响了钢材的力学性能。所以通过化学成分与力学性能相结合进行检测，既可以查清材料是否符合设计牌号，又可以控制材料力性能符合其技术要求。

化学成分分析检测技术：化学成分分析目前有两种常用检测技术，一种是通过取样，钻成屑状，通过试剂进行化学成分分析；第二种检测方法是通过金属元素光谱分析法，比如说Q235与Q345牌号，可以通过光谱法鉴定出钢中少量元素Mn的含量，然后分析推定出钢的牌号。刘家道口节制闸液压启闭机活塞杆材质为45号钢，由于35#～45#锰的含量范围是一致的，材质牌号取决于碳的含量，该工程化学成分检测只能采用取样通过试剂进行检测。

力学性能试验：同一批原材料，在加工前对原材料截取一段加工成力学性能试件，通过万能试验机对原材料试件进行屈服强度、抗拉强度试验。该工程是具体检测条件，可以直接取样，该项试验可以直接反映材料的强度是否符合设计牌号力学性能技术要求。质量控制标准：屈服强度不低于355MPa，抗拉强度不低于600 MPa，伸长率为不低于16%。

二、活塞杆镀铬质量控制要点及检测方法

1.表面针孔、孔隙及检测方法

镀铬时不可避免地会出现孔隙，尤其是镀双层铬，即先镀乳白铬后镀硬铬，水气通过针孔从孔隙到达母材，长此以往母材会逐渐锈蚀，锈蚀面积增大到一定程度后就进一步造成镀铬层剥落失效。

检测方法：采用贴滤纸法进行检测，该滤纸浸由铁氰化钾（10g/L）、氯化钠（20g/L）、氯化铵（60g/L）溶液制成，检测前被测件表面用酒精清净，然后贴上该专用滤纸，静置10～20min，揭下滤纸，用蒸馏水冲洗、晾干，观察试纸每平方厘米的蓝色斑点。

质量控制标准：根据工程设计要求，每平方厘米不超过3个蓝色斑点。

2.镀铬层厚度及检测方法

活塞杆表面如镀铬层较薄，磨损就会造成镀层更进一步减薄，当镀层全部被磨损就会产生锈蚀。镀铬层厚度控制是很必要的。

检测方法：采用磁阻法检测厚度，此方法可以推广运用到所有磁性基体上非导磁性材料的厚度检测。铬为非导磁性材料，活塞杆基体为导磁性钢质，当测量探头与复盖层接触时，探头与磁性基体构成一个闭合磁回路，由于非磁性复盖层存在，使磁回路磁阻增加。磁阻正比于复盖层厚度，通过磁阻大小测量即可得到复盖层厚度值，并可直接从仪器表头上读出厚度值，该检测方法简单快捷，精度可以到1μm。

控制标准：根据设计要求先镀0.04～0.05mm乳白铬，后镀硬铬，镀后精磨后的镀层厚度应0.08～0.1mm。

三、活塞杆内部质量缺陷控制及检测方法

活塞杆是由45号铸钢经过锻造工艺拔长而成，由于材料在铸件时可能存在一定的缺陷，经过锻造工艺处理时，有的缺陷危险性甚至放大数倍，如铸件内部的气孔或疏松，经过拔长，有可能变成纵向裂纹，所以活塞杆在加工前应了解内部质量是否符合锻件内部质量要求。

控制标准：根据设计要求按照GB/T6402进行全部超声波探伤检测，检测结果等级评定结果应达到Ⅱ以上标准。

四、活塞杆近表面质量缺陷控制及检测方法

活塞杆表面存在一定量的杂质、疏松、微裂纹等缺陷，对电镀过程的影响比较严重，尤其是这些缺陷不是单个形成，而是集中在一处。电镀液中含有酸，电镀时，这些酸浸入到杂质及疏松部位中，电镀时铬层仅仅覆盖其表面，内部却是连续缺陷，事后由于浸入的酸影响，很快就从里向外腐蚀并成块剥落。有缺陷的表面在电镀过程中使氢析集，形成氢气气泡，造成镀层结合不牢，这就能很好解释为什么有的活塞杆外部涂有油脂，水气一时无法浸入，但不到一个月又锈蚀；也能很好解释为什么用蓝点法测试时无孔隙而褪镀后基体上有蚀坑、裂纹。

探测钢质构件近表面缺陷目前有两种常用的检测方法：第一是着色渗透检测法，着色探伤测试是一种非破坏性实验方法，用来探测诸如肉眼无法识别的裂纹之类的表面损伤。用着色剂涂在材料的表面，着色剂渗入受损部位，放置一段时间后将表面的着色剂冲洗掉。在已经清洗干净的表面涂上显影剂，损伤部位由于着色剂渗入其中从而看得一清二楚。着色法探伤检测不受材料是磁性还是非磁性的限制，因为它是用带有彩色的高渗透性油液，使之渗入锻件表面缺陷中，然后用吸附剂将它吸出，在普通光线下用肉眼即可看到“彩象”，从而发现表面开口状缺陷。由于着色法检测时用到着色试剂，会对环境造成污染。

第二方法是磁粉探伤，它是检验铁磁性材料表面或近表面缺陷的一种常用的方法。检测时首先在被探伤的铁磁性工件上建立一个磁场，当工件表面或近表面材料有不连续缺陷时，会切割工件表面的磁力线，从而形成缺陷部位的漏磁场。这种漏磁场就会吸收颗粒极细微的磁粉，形成肉眼可见的磁痕，通过观察磁痕是否存在及其分布来确定工件表面（或近表面）有无缺陷和缺陷分布情况。

工程活塞杆近表面缺陷检测主要是检测开口性缺陷，以检测镀铬质量，所以着色法与磁粉法检测均可以达到最终控制效果。考虑成本与携带等因素，采取着色法检测。

质量控制标准：根据设计要求，不允许有任何形式的裂纹存在。

五、电镀时的控制要点及检测方法

电镀时主要控制要点是温度、电镀电流密度。两个因素是相互关联的，不考虑另一个因素而变更其中一个因素，将引起不良结果。只有在电镀液的温度与电流密度适当的配合下，才能取得质量优良的电镀层。

1.镀乳白镀铬温度与电流密度控制

乳白铬层的特性是硬度低、无裂纹网、光泽性差，但是随着铬层的增厚，气孔较少，铬层的气密性、抗蚀性能良好。这种铬层电镀条件要求是，较高的温度与较低的电流密度，温度一般为65℃～70℃，电流密度为25～40 A/dm2。

2.镀硬铬温度与电流密度控制

由实验可知，就耐磨性而言，在电流密度为40 A/dm2和温度为50℃时，获得的铬镀层耐磨性最高，当电流密度超过最高值时，铬镀层的耐磨性反而下降。其原因是由于氢对铬镀层的影响而使铬镀层的脆性增高，同时随着温度的增高，相当于获得具有较高耐磨性铬镀层的电流密度范围急剧缩小。

3.检测方法

温度检测：采用温度传感器，通过温度显示仪表可以直接检测出溶液的温度。也可以采用普通的温度计进行直读。

电流密度检测：主要采用钳型电流表或万用表进行检测，根据尺寸计算出电流密度。控制标准严格按上述步骤进行质量控制。

六、精加工尺寸质量控制

活塞杆的加工精度是一个重要的环节，加工精度控制不到位，影响其装配质量。活塞杆加工精度主要落实在尺寸与配合上。在活塞杆精加工时，考虑精加工后镀铬层厚度，应按照设计图纸标称尺寸预留出0.08～0.1mm作为精加工尺寸的实际控制标准。

检测方法：尺寸精加工可以通过千分表或螺旋测微计配合磁性表座测量。质量控制标准按图纸要求尺寸与公差进行控制。

七、结语

根据以上质量控制措施，采取科学的检测方法，刘家道口枢纽刘家道口节制闸液压启闭机活塞杆更换工程制作质量控制得到了可靠的保证，尤其是镀铬质量控制要点及检测方法可以在中小型水利工程零部件镀铬工程质量监理与检测过程中推广运用■

（作者单位：安徽省·水利部淮委水利科学研究院 233000）