超声波无损检测（UT）在回转窑大型铸件上的应用研究

刘旭，陈廷伟 卢华武，许龙旭

1 前言

回转窑大型铸件通常采用地坑式砂型铸造方法成型。铸造成型并完成热处理、粗加工后，进行超声波无损检测（UT），执行标准GB/T 7233.1-2009或JB/T 5000.14-2007（二选一），Ⅱ级（灵敏度ϕ6）；精加工完成后，进行MT（磁粉）检测，执行标准JB/T 5000.14-2007Ⅲ级，检测合格后方可使用。

在接触过的三个案例当中，回转窑铸件在使用一段时间后（在质保期以内）开裂，造成较为严重的不良影响，对水泥生产厂商和设备制造商造成一定损失。

2 问题分析

回转窑大型铸件在正常使用期限内开裂，以轮带为例，无论是开裂的位置，还是裂纹的走向都很相似，同时不论是国内项目还是国外项目，轮带都至少经过三位或以上的UT检测师检测，检测的结果都是合格的。裂纹走向示意图见图1。

检测合格的轮带在使用过程中出现开裂属于小概率事件，但经过仔细分析，均是由以下两点原因造成（见图2）。

（1）合格轮带都会存在内部缺陷，此缺陷是属于UT检测标准范围内允许存在的。即每一条铸造合格的轮带都会存在成为潜在裂纹源头的缺陷，通常此缺陷存在于轮带的近表面100mm以内。

（2）疲劳接触应力对轮带的开裂起到催化促进作用，促进潜在裂纹的形成以及延展。

这两点原因哪个是主要，哪个是次要，还是同时存在共同作用，需要结合现场实际情况进行分析。

在对三起案例进行现场检测以及对缺陷区域进行清理的过程中发现，在轮带表面开裂裂纹下100mm以内的深度，都存在夹渣缺陷，同时检测窑的滑移量，都是在设计范围以内的，因此检测合格轮带小概率开裂的主要原因是，近表面存在不超标的潜在缺陷，在使用过程中，受到循环疲劳接触应力的作用，导致缺陷失稳开裂，向内外两侧同时扩展。

3 解决方案

图1 出口轮带裂纹宏观形貌及分布

通过三起案例中收集到的轮带运转数据，以及修复过程中发现的一些问题，判定是由于近表层的不超标缺陷失稳导致轮带开裂。

通过这些案例说明，大型铸件的使用安全可靠性不是简单地依据质检报告判定的，需要通过铸造工艺、材料力学以及质检探伤三位一体地进行综合控制和评估，是一个系统问题。

但是对于大型铸件的内部质量，使用UT检测时不能仅对铸件是否合格进行评判，更重要的是要对工作区域进行二次检测。对于铸件质量控制的工作步骤如下：

（1）严格控制造型工艺

大型铸件的内部质量，从它的造型开始就已经决定，因此对于铸造厂家的造型工艺一定要进行评审，冒口布置的合理与否、内浇道布置能否保证钢液充型顺畅、冷铁摆放位置是否合理、排气孔数量是否足够、浇注温度是否合适、冒口保温措施是否到位等等一系列问题都要注意。

（2）进行二次扫描和评估

根据铸件的实际使用工作面，分区域使用不同灵敏度进行UT检测，不使用单一灵敏度进行检测。

a执行标准GB/T 7233.1-2009或JB/T 5000.14-2007（二选一），Ⅱ级，检测灵敏度为ϕ6，判定铸件是否合格；

b铸件判定合格后，调整探头灵敏度为ϕ4，对距工作面100mm的区域进行二次扫描，同时斜探头辅助扫描，标注该区域内的不超标缺陷的位置及大小；

c对b中的不超标缺陷进行评估，尤其是对工作面近表层（50mm）的缺陷，要计算评估缺陷处的抗疲劳强度是否高于轮带的循环疲劳接触应力。评估结果是大于等于的，小概率事件可以避免；评估结果是小于的，将结果通知分交厂家，告知潜在风险，双方留下备忘录，有备无患。

4 结语

（1）按超声波无损检测（UT）标准检测合格的大型铸件，在正常使用寿命内仍会有小概率开裂问题发生。

（2）为避免小概率事件发生，在UT检测判定合格的基础上，使用不同灵敏度对铸件的工作区域100mm内进行二次检测，对潜在不超标的缺陷进行二次评估，以避免大型铸件小概率开裂问题的发生。■

天津院公司与哈萨克斯坦标准水泥公司签订600t/d石灰生产线合同

近日，天津水泥工业设计研究院有限公司与哈萨克斯坦标准水泥公司成功签订了600t/d石灰生产线合同。

哈萨克斯坦标准水泥公司隶属于哈萨克斯坦南方石油集团，该集团10余年来与天津院公司保持了长期友好合作关系。从2007年开始，双方已成功合作建成哈萨克斯坦标准水泥一线（2 500t/d）（完整生产线）、矿渣磨项目（年产60万吨）、哈萨克斯坦标准水泥二线（2 500t/d）（完整生产线）等项目。

该石灰项目合同的签订充分证明哈萨克斯坦标准水泥公司对天津院公司的信任与肯定，为日后在哈萨克斯坦及中亚地区扩大行业影响力及多元化领域的市场开拓奠定了坚实的基础。