CRDM鍍鉻件的著色滲透檢測(cè)

馮 英，孫莉薇

(東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司，德陽(yáng) 618000)

核控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)是直接影響反應(yīng)堆正常運(yùn)行和反應(yīng)堆安全可靠的關(guān)鍵設(shè)備之一。CRDM中的鉤爪部件中有很多零件，為了增強(qiáng)其接觸表面的耐磨性，需要進(jìn)行鍍鉻處理。對(duì)鍍鉻層表面的著色滲透檢測(cè)是質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)。

CRDM鍍鉻件大都呈空心圓柱型，檢測(cè)時(shí)機(jī)為零件加工或打磨到最終尺寸后。檢測(cè)中，對(duì)其外圓和內(nèi)孔噴涂顯像劑時(shí)，易存在從一個(gè)方向不能一次噴涂到位，多次多方向噴涂容易造成顯像層過(guò)厚而掩蓋細(xì)微缺陷的問(wèn)題。

對(duì)鍍鉻層進(jìn)行著色滲透檢測(cè)時(shí)，也往往不熟悉其檢測(cè)方式和要點(diǎn)，對(duì)其缺陷顯示的形式、性質(zhì)不甚了解。

為了確保滲透檢測(cè)的可靠性[1]，筆者通過(guò)分析和試驗(yàn)，制作了顯像劑噴涂輔助工具，了解了幾種主要缺陷顯示的形式，為缺陷顯示的評(píng)定積累了證據(jù)，也為后續(xù)批量鍍鉻件的著色滲透檢測(cè)提供參考。

1 著色滲透檢測(cè)工藝試驗(yàn)

1.1 檢測(cè)工藝流程

某機(jī)組規(guī)范要求鍍鉻層的滲透檢測(cè)方法為著色滲透檢測(cè)，顯像方式是溶劑懸浮顯像劑，檢測(cè)溫度為10 ℃～40 ℃，滲透時(shí)間為20～30 min，顯像時(shí)間為10～30 min。

檢測(cè)工藝流程為預(yù)處理(工件表面準(zhǔn)備和預(yù)清洗)→施加滲透劑→去除多余的滲透劑→干燥→施加顯像劑→觀察及記錄顯示跡痕→評(píng)定→后處理[2]。

1.2 工件表面準(zhǔn)備和預(yù)清洗

施加滲透劑前，應(yīng)確保工件鍍鉻表面及鄰近區(qū)域無(wú)污垢、油脂、鹽類和其他可能會(huì)污染表面、掩蓋缺陷、吸附滲透劑或與其反應(yīng)的異物。

用清洗劑清洗被檢表面，使用干凈、干燥、吸收性好的無(wú)塵布或紙將被檢表面擦拭干凈。清洗后被檢工件必須徹底干燥，且應(yīng)保證在施加滲透劑前不被污染。

1.3 施加滲透劑

CRDM鍍鉻件進(jìn)行著色滲透檢測(cè)時(shí)，一般用刷子施加滲透劑。為得到更好的滲透效果，盡可能地延長(zhǎng)滲透時(shí)間至30 min。在操作中，被檢表面應(yīng)用大量滲透劑以保持充分潤(rùn)濕，防止?jié)B透劑干燥。

1.4 去除多余的滲透劑

典型的工件結(jié)構(gòu)外觀如圖1所示，可見(jiàn)被檢工件有內(nèi)孔、臺(tái)階和螺紋等結(jié)構(gòu)，用溶劑清洗被檢表面多余的滲透劑較困難。

圖1 典型的工件結(jié)構(gòu)外觀

筆者認(rèn)為用水清洗更方便。為此對(duì)比了用水和溶劑去除滲透劑的檢測(cè)方法，以驗(yàn)證其靈敏度效果。

按照規(guī)范要求，著色劑靈敏度應(yīng)按EN ISO 3452-2 《無(wú)損檢測(cè) 滲透檢驗(yàn) 第2部分：滲透材料試驗(yàn)》 標(biāo)準(zhǔn)要求，至少達(dá)到2級(jí)靈敏度，并采用EN ISO 3452-3 《無(wú)損檢測(cè) 滲透試驗(yàn) 第3部分：對(duì)比試塊》 標(biāo)準(zhǔn)中描述的對(duì)比試塊1進(jìn)行驗(yàn)證。

選取DPT-核型著色滲透劑，在同等條件下，進(jìn)行了靈敏度測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，兩種清洗方式在30 μm和50 μm試塊上均能清晰地檢出缺陷，在對(duì)同一缺陷進(jìn)行檢測(cè)后，顯示結(jié)果也相同，即兩種方法均能滿足檢測(cè)要求。所以推薦使用去離子水清洗去除多余的滲透劑，同時(shí)應(yīng)注意按規(guī)范要求水壓不大于0.2 MPa，并避免清洗的水與表面持續(xù)接觸的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

因鍍鉻件上多有孔或螺紋等結(jié)構(gòu)，還應(yīng)注意在清洗時(shí)，非被檢表面的小孔和螺紋中殘留的滲透劑也應(yīng)清洗干凈，以免顯像過(guò)程中滲透劑回流到工件表面，污染被檢面形成偽缺陷。

1.5 干燥

在去除多余的滲透劑后，應(yīng)立即干燥待檢表面。采用水洗法時(shí)，可使用壓力不超過(guò)0.2 MPa，溫度不大于30 ℃的熱空氣進(jìn)行干燥。采用溶劑去除型著色滲透檢測(cè)方法時(shí)，可采用自然干燥方式。

表1 靈敏度試驗(yàn)結(jié)果

1.6 施加顯像劑

顯像時(shí)采用溶劑懸浮顯像法，使用壓力噴罐噴涂顯像劑。在去除多余滲透劑后的10 min之內(nèi)，對(duì)被檢表面噴灑一層薄且均勻的顯像劑，直到被檢表面完全被覆蓋。

CRDM鍍鉻件大多為圓柱形的小零件，加工后有螺紋、臺(tái)階圓和小軸孔等結(jié)構(gòu)，這些零件在噴涂顯像劑時(shí)，很難一次均勻有效地噴涂到圓周各個(gè)有效部位，顯像效果不佳，往往要進(jìn)行二次噴涂或重新進(jìn)行著色滲透操作，大大地降低了檢測(cè)效率和可靠性。

圖2 施加顯像劑時(shí)使用的旋轉(zhuǎn)工裝

為此，筆者設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)面(見(jiàn)圖2)，噴涂顯像劑時(shí)，將被檢零件放置在臺(tái)面上，檢測(cè)人員可自由方便地轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤以轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤上的零件，邊噴涂邊旋轉(zhuǎn)工裝，操作簡(jiǎn)單直接，顯像劑能一次均勻地噴灑到零件的外圓表面，一次噴涂就能得到良好的顯像效果。

噴涂前應(yīng)搖動(dòng)噴罐中的彈子，使顯像劑重新懸浮，固體粉末重新呈細(xì)微顆粒均勻分散狀。應(yīng)在通風(fēng)好的地方進(jìn)行噴涂，噴涂時(shí)要先進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)到邊噴邊形成顯像劑薄膜的程度，噴嘴到被檢表面距離為300～400 mm，噴涂方向與被檢表面夾角為30°～40°。

1.7 觀察及記錄顯示跡痕

應(yīng)在顯像劑干燥后10～30 min內(nèi)觀察工件的滲透顯示，必須從顯像劑開(kāi)始變干時(shí)就觀測(cè)缺陷顯示的形成。觀察時(shí)，應(yīng)確保被檢表面有良好的可見(jiàn)度，光照度至少1 000 lx。

在顯像觀察過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于鍍鉻產(chǎn)生的缺陷形狀細(xì)小，顯像時(shí)間往往較長(zhǎng)。有些缺陷不會(huì)在顯像劑一變干后，就能被顯像劑吸附顯示出來(lái)，而是要經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)程，20 min甚至30 min后才會(huì)在被檢表面顯現(xiàn)出來(lái)。所以，在實(shí)際操作中，顯像時(shí)間應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)越長(zhǎng)越好。

圖3為兩張鍍鉻層細(xì)小缺陷顯示的照片，這些缺陷都是在顯像約25 min后才清晰顯示出來(lái)的。

圖3 鍍鉻層著色滲透檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的細(xì)小缺陷照片

1.8 評(píng)定

經(jīng)過(guò)前期的工藝試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鍍鉻層缺陷基本有點(diǎn)狀或斑點(diǎn)狀顯示，也有線狀顯示，有時(shí)缺陷還在整個(gè)鍍鉻表面呈現(xiàn)一片粉紅色背景顯示。通過(guò)對(duì)照金相分析結(jié)果，結(jié)合規(guī)范要求，對(duì)鍍鉻件的缺陷形式和產(chǎn)生原因有了一定的了解，為以后的缺陷評(píng)定提供了參考。

1.8.1 點(diǎn)狀顯示

圖4為鍍鉻件鍍鉻層點(diǎn)狀缺陷顯示照片，在顯微鏡下放大100倍可以看到其表面有明顯的微裂紋存在。

圖4 鍍鉻層點(diǎn)狀缺陷顯示

圖5 鍍鉻層斑點(diǎn)狀缺陷顯示

1.8.2 斑點(diǎn)顯示

圖5為鍍鉻件鍍鉻層斑點(diǎn)狀缺陷顯示的照片，在顯微鏡下放大100倍可以看到其表面存在明顯的微裂紋。

1.8.3 粉紅色背景顯示

圖6(a)為鍍鉻層滲透檢測(cè)后，表面呈現(xiàn)一片粉紅色背景的缺陷顯示;圖6(b)為鍍鉻層金相切片的分析照片，從中可以看出鍍層存在貫穿性裂紋。

圖6 鍍鉻層粉紅色背景缺陷顯示

由此可以得出以下結(jié)論。

(1) 這些點(diǎn)狀顯示和一片粉紅色背景的缺陷顯示都是細(xì)小缺陷或微裂紋引起的，并不是清洗不充分造成的，為不合格的顯示。

(2) 如果檢測(cè)表面有一些小的缺陷，會(huì)在白色背景上以紅色斑點(diǎn)的形式顯示。

(3) 分散的紅點(diǎn)顯示由孔隙引起，而連續(xù)的紅線顯示由裂縫引起。一連串的線狀斑點(diǎn)可能是非常狹窄的裂縫引起的。

2 結(jié)語(yǔ)

(1) 鍍鉻層的滲透檢測(cè)，在保證靈敏度的基礎(chǔ)上，可以選用去離子水作為去除劑，去除多余的滲透劑。

(2) 噴涂顯像劑時(shí)使用專門的旋轉(zhuǎn)工裝，更加方便簡(jiǎn)捷，不但提高了顯像效果還提高了檢測(cè)效率。

(3) 密集的針孔狀點(diǎn)狀顯示、斑狀顯示和一片粉紅色背景的缺陷顯示都是細(xì)小缺陷或微裂紋引起的，并不是清洗不充分造成的，均為不合格的顯示，在實(shí)際檢測(cè)中應(yīng)注意區(qū)別。