论钢包耳轴的探伤工艺

王仿 陈赟 王振

摘 要：钢包耳轴承载着整个钢包的重量并且在高温下作业，一旦耳轴有缺陷没有及时发现将引起极大地安全事故。因此对使用中耳轴的检测相当的必要。

关键词：钢包耳轴；应力裂纹；磁粉检测；超声检测

钢水包在使用中由于耳轴需要承受钢包整体重量，在使用中不断与吊钩内衬摩擦，钢水包耳轴容易出现划伤，进而产生微小裂纹。而这些缺陷需要及时检测出，否则容易造成安全隐患，引起表面裂纹扩散。检测的方法有渗透探伤法，超声波探伤法、磁粉探伤法等。其中磁粉较渗透的检测方法更优。在这里我们简要介绍下耳轴的超声波和磁粉探伤两种方法。

1 耳轴中存在的主要缺陷

耳轴的主要缺陷为在铸造中产生的缩孔、裂纹和夹渣以及在使用中耳轴摩擦副产生相对运动时，软基材料表面较粗大的凸起由于粘着 磨损而产生脱落，形成较硬的粗大磨粒；同时耳轴表面也由于粘着磨损产生了高硬度的细小磨粒。两种磨粒滞留在接触区内共同参与磨粒磨损。在摩擦副中粗大磨粒承受了大部分载荷，仅有极少部分高硬度细小磨粒参与磨料磨损。由于粗大磨粒硬度小于耳轴表面硬度。因此粗大磨粒对耳轴磨损作用很小，耳轴磨损速度显著降低。实践证明，由于耳轴处于高温辐射区，油脂润滑失效，耳轴磨损相当严重，并多次发生耳轴表面大面积拉伤。在承受交变应力的情况下容易产生的横向裂纹。如果没有及时检查发现并处理这些缺陷很容易引起安全事故。同时耳轴和钢包的连接处都是直接焊接的，由于受的拉力比较大容易开裂，使耳轴与钢包的连接不牢固，使耳轴在受力较大时有滑出脱落的危险。

2 在用耳轴的检测重点——疲劳裂纹

疲劳裂纹的危害程度比较大，在被忽略时轻者使耳轴承载强度降低，严重时甚至会造成耳轴的直接断裂。耳轴的内部缺陷（缩孔、裂纹、夹渣等）在不断承受拉应力时可能产生疲劳裂纹，但大多情况下，耳轴表面应力集中的部位（如耳轴根部、与轴套摩擦形成的沟等）在交变应力下更容易产生疲劳裂纹。如果在使用中没有检查或是检查忽略了这些细微缺陷，耳轴在重力载荷下容易在裂纹位置直接断裂，从而造成较大的安全事故。

3 检测方法的选择

根据耳轴的外形尺寸、形状、表面状况以及缺陷性质（种类、大小、位置、方向等）等确定耳轴的检测方法。

由于刚产生的疲劳裂纹还没有深入耳轴内部，只存在于表面，因此采用磁轭法进行表面检测。磁轭的磁极间距应控制在75mm～200mm之间，检测的有效区域为两极连线两侧各50mm的范围内，磁化区域每次应有不少于15mm的重叠。当磁痕是形状清晰，轮廓分明时，线条钎细证明这是裂纹；当磁痕模糊线条宽时，说明是表面机械划伤。对于耳轴的内部裂纹和其他缺陷可以采用超声波直探头进行检测。检测前应对耳轴表面进行打磨，使表面的粗糙度Ra≤6.3μm。检测面应无氧化皮、污物等。如耳轴内部无缺陷则反射波直接为底波，如有缺陷则反射波在缺陷位置。检测时应从耳轴的轴向和周向两个相互垂直的方向进行探测，尽可能的检测到耳轴的全体积。

4 缺陷的显示

由于耳轴的受力方向与耳轴的轴向垂直，而疲劳裂纹多与应力有关。因此耳轴上的疲劳裂纹一般在耳轴根部。瓷痕一般中间粗大两边逐渐对称变细，且裂纹多与耳轴轴向垂直。由于耳轴表面上由于磨粒摩擦多有些划痕，这种划痕多事宽而浅的，因此，在做磁粉检测时一般不会出现明显钎细尖锐磁痕。如果有明显钎细尖锐磁痕显示，则说明这些划伤可能已经引起了裂纹产生，需要经过打磨后进一步做磁粉检测进行确认。超声波检测主要进行耳轴的内部检测。在轴端用直探头检测时，如无缺陷时反射波为耳轴的底波，长度等于耳轴的长度，如内部有缺陷或是有裂纹时则反射波在缺陷位置，要小于耳轴的长度，而应力裂纹多在根部，因此要特别注意受力面的检测。而从轴面进行检测时多检测一些内部缺陷（种类、大小、位置、方向等），这些缺陷容易使耳轴的强度降低，从而影响钢包的安全使用。

5 耳轴的重点检测部位以检测实例

我们今年共对安钢集团炼铁的180台钢包进行检查，检查步骤如下：

（1）先把耳轴外的轴套去掉，对磨损比较严重的耳轴用砂轮机进行打磨直至露出光滑的金属色。如果没有磨损时就用钢丝轮进行打磨去除表面的氧化皮和污物等，直至露出光滑的金属色。

（2）先在耳轴上喷上均匀的反差剂，在用红磁膏和适量的水（磁粉浓度为10～20g/l，并用A-30/100型灵敏度片测试）调配好的磁悬液喷洒在磁轭的两极之间，在喷洒磁悬液之后磁轭需要继续通电1～3秒后才可断开。如有缺陷在反差剂的反衬下会比较明显的表现出来。必要时可可使用放大镜进行观察。

（3）耳轴和钢包的连接焊缝先进行打磨，直至漏出金属光泽。然后均匀的喷上反差剂。使磁轭的两极在焊缝两侧先与焊缝垂直，在左右与焊缝成45°角进行检测，从而使裂纹最大化的被检测出来。

（4）做过磁粉检测后，用耦合剂均匀的涂满整个耳轴轴面和端面，用超声波直探头进行100%的扫查，同时有不小于15%的覆盖率，确保不会有漏检部位。

（5）这一次的檢查结果为180台钢水包共有两台有缺陷，一台根部有细微裂纹，另一台耳轴内部有铸造缺陷。

6 结论

经过大量的检测实践分析可以得到，应使超声波和磁粉结合进行耳轴内部和表面探伤，可以做到防范于未然，最大可能的把危险不安全因素提前排除。应得到广泛推广应用。

参考文献：

[1]盖伊著，徐记南译.物理冶金学[M].北京：机械工业出版社，1981.

[2]美国无损检测学会编，美国无损检测手册译审委员会译.美国无损检测手册.磁粉卷[M].上海：世界图书出版公司，1994：575.

[3]美国无损检测学会编，美国无损检测手册译审委员会译.美国无损检测手册.超声卷（下册）[M].上海：世界图书出版公司，1996：242.