超聲波無(wú)損檢測(cè)（UT）在回轉(zhuǎn)窯大型鑄件上的應(yīng)用研究

劉旭，陳廷偉 盧華武，許龍旭

1 前言

回轉(zhuǎn)窯大型鑄件通常采用地坑式砂型鑄造方法成型。鑄造成型并完成熱處理、粗加工后，進(jìn)行超聲波無(wú)損檢測(cè)（UT），執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7233.1-2009或JB/T 5000.14-2007（二選一），Ⅱ級(jí)（靈敏度?6）；精加工完成后，進(jìn)行MT（磁粉）檢測(cè)，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)JB/T 5000.14-2007Ⅲ級(jí)，檢測(cè)合格后方可使用。

在接觸過(guò)的三個(gè)案例當(dāng)中，回轉(zhuǎn)窯鑄件在使用一段時(shí)間后（在質(zhì)保期以內(nèi)）開(kāi)裂，造成較為嚴(yán)重的不良影響，對(duì)水泥生產(chǎn)廠商和設(shè)備制造商造成一定損失。

2 問(wèn)題分析

回轉(zhuǎn)窯大型鑄件在正常使用期限內(nèi)開(kāi)裂，以輪帶為例，無(wú)論是開(kāi)裂的位置，還是裂紋的走向都很相似，同時(shí)不論是國(guó)內(nèi)項(xiàng)目還是國(guó)外項(xiàng)目，輪帶都至少經(jīng)過(guò)三位或以上的UT檢測(cè)師檢測(cè)，檢測(cè)的結(jié)果都是合格的。裂紋走向示意圖見(jiàn)圖1。

檢測(cè)合格的輪帶在使用過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂屬于小概率事件，但經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，均是由以下兩點(diǎn)原因造成（見(jiàn)圖2）。

（1）合格輪帶都會(huì)存在內(nèi)部缺陷，此缺陷是屬于UT檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)允許存在的。即每一條鑄造合格的輪帶都會(huì)存在成為潛在裂紋源頭的缺陷，通常此缺陷存在于輪帶的近表面100mm以內(nèi)。

（2）疲勞接觸應(yīng)力對(duì)輪帶的開(kāi)裂起到催化促進(jìn)作用，促進(jìn)潛在裂紋的形成以及延展。

這兩點(diǎn)原因哪個(gè)是主要，哪個(gè)是次要，還是同時(shí)存在共同作用，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行分析。

在對(duì)三起案例進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)以及對(duì)缺陷區(qū)域進(jìn)行清理的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在輪帶表面開(kāi)裂裂紋下100mm以內(nèi)的深度，都存在夾渣缺陷，同時(shí)檢測(cè)窯的滑移量，都是在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)的，因此檢測(cè)合格輪帶小概率開(kāi)裂的主要原因是，近表面存在不超標(biāo)的潛在缺陷，在使用過(guò)程中，受到循環(huán)疲勞接觸應(yīng)力的作用，導(dǎo)致缺陷失穩(wěn)開(kāi)裂，向內(nèi)外兩側(cè)同時(shí)擴(kuò)展。

3 解決方案

圖1 出口輪帶裂紋宏觀形貌及分布

通過(guò)三起案例中收集到的輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，以及修復(fù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題，判定是由于近表層的不超標(biāo)缺陷失穩(wěn)導(dǎo)致輪帶開(kāi)裂。

通過(guò)這些案例說(shuō)明，大型鑄件的使用安全可靠性不是簡(jiǎn)單地依據(jù)質(zhì)檢報(bào)告判定的，需要通過(guò)鑄造工藝、材料力學(xué)以及質(zhì)檢探傷三位一體地進(jìn)行綜合控制和評(píng)估，是一個(gè)系統(tǒng)問(wèn)題。

但是對(duì)于大型鑄件的內(nèi)部質(zhì)量，使用UT檢測(cè)時(shí)不能僅對(duì)鑄件是否合格進(jìn)行評(píng)判，更重要的是要對(duì)工作區(qū)域進(jìn)行二次檢測(cè)。對(duì)于鑄件質(zhì)量控制的工作步驟如下：

（1）嚴(yán)格控制造型工藝

大型鑄件的內(nèi)部質(zhì)量，從它的造型開(kāi)始就已經(jīng)決定，因此對(duì)于鑄造廠家的造型工藝一定要進(jìn)行評(píng)審，冒口布置的合理與否、內(nèi)澆道布置能否保證鋼液充型順暢、冷鐵擺放位置是否合理、排氣孔數(shù)量是否足夠、澆注溫度是否合適、冒口保溫措施是否到位等等一系列問(wèn)題都要注意。

（2）進(jìn)行二次掃描和評(píng)估

根據(jù)鑄件的實(shí)際使用工作面，分區(qū)域使用不同靈敏度進(jìn)行UT檢測(cè)，不使用單一靈敏度進(jìn)行檢測(cè)。

a執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7233.1-2009或JB/T 5000.14-2007（二選一），Ⅱ級(jí)，檢測(cè)靈敏度為?6，判定鑄件是否合格；

b鑄件判定合格后，調(diào)整探頭靈敏度為?4，對(duì)距工作面100mm的區(qū)域進(jìn)行二次掃描，同時(shí)斜探頭輔助掃描，標(biāo)注該區(qū)域內(nèi)的不超標(biāo)缺陷的位置及大??；

c對(duì)b中的不超標(biāo)缺陷進(jìn)行評(píng)估，尤其是對(duì)工作面近表層（50mm）的缺陷，要計(jì)算評(píng)估缺陷處的抗疲勞強(qiáng)度是否高于輪帶的循環(huán)疲勞接觸應(yīng)力。評(píng)估結(jié)果是大于等于的，小概率事件可以避免；評(píng)估結(jié)果是小于的，將結(jié)果通知分交廠家，告知潛在風(fēng)險(xiǎn)，雙方留下備忘錄，有備無(wú)患。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）按超聲波無(wú)損檢測(cè)（UT）標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)合格的大型鑄件，在正常使用壽命內(nèi)仍會(huì)有小概率開(kāi)裂問(wèn)題發(fā)生。

（2）為避免小概率事件發(fā)生，在UT檢測(cè)判定合格的基礎(chǔ)上，使用不同靈敏度對(duì)鑄件的工作區(qū)域100mm內(nèi)進(jìn)行二次檢測(cè)，對(duì)潛在不超標(biāo)的缺陷進(jìn)行二次評(píng)估，以避免大型鑄件小概率開(kāi)裂問(wèn)題的發(fā)生。■

天津院公司與哈薩克斯坦標(biāo)準(zhǔn)水泥公司簽訂600t/d石灰生產(chǎn)線合同

近日，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司與哈薩克斯坦標(biāo)準(zhǔn)水泥公司成功簽訂了600t/d石灰生產(chǎn)線合同。

哈薩克斯坦標(biāo)準(zhǔn)水泥公司隸屬于哈薩克斯坦南方石油集團(tuán)，該集團(tuán)10余年來(lái)與天津院公司保持了長(zhǎng)期友好合作關(guān)系。從2007年開(kāi)始，雙方已成功合作建成哈薩克斯坦標(biāo)準(zhǔn)水泥一線（2 500t/d）（完整生產(chǎn)線）、礦渣磨項(xiàng)目（年產(chǎn)60萬(wàn)噸）、哈薩克斯坦標(biāo)準(zhǔn)水泥二線（2 500t/d）（完整生產(chǎn)線）等項(xiàng)目。

該石灰項(xiàng)目合同的簽訂充分證明哈薩克斯坦標(biāo)準(zhǔn)水泥公司對(duì)天津院公司的信任與肯定，為日后在哈薩克斯坦及中亞地區(qū)擴(kuò)大行業(yè)影響力及多元化領(lǐng)域的市場(chǎng)開(kāi)拓奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。