液压缸紧固螺栓的原位超声波探伤

　　一. 前言

　　我集团公司下属的机械公司摩托车配件厂冲压车间拥有多台四柱万能液压机用作冲床，吨位为100吨、200吨、315吨、500吨，其液压缸上下密封盖是通过缸体上的埋桩螺栓与缸体连接的。由于液压缸在运行中承受高达数十吨的交变应力，因此曾因紧固螺栓疲劳断裂造成上密封盖爆飞的事故。自此事故发生后，设备管理部门提出要求定期检查紧固螺栓有无疲劳裂纹以便及时更换。过去是采取停产拆卸检查的方法，从停机、放油、拆卸检查到重新组装、试车，使得恢复生产的周期较长，对生产效率影响很大。因此常常会因为生产任务紧而迫使延长检查间隔，对安全生产极为不利。从1996年起，我们借鉴了飞机大梁紧固螺栓原位超声波检测的技术，利用设备停机的间歇对液压缸紧固螺栓采取原位超声波探伤，大大缩短了停产时间并有效地保障了生产的安全与效率。

　　二. 检测方法

　　探头与紧固螺栓耦合的位置及超声束投射方向如附图所示。螺栓的材料牌号为A3或者20#钢，长度规格包括：80、110、120、130、140、150、160mm等，直径规格包括：20、22、24、28、30、36mm等（随设备型号及吨位不同而有区别）。

　　[1] 探伤设备：

　　WT2007型超声探伤仪，2.5P14直探头。耦合剂为黄油（液压缸下密封盖的紧固螺栓暴露端朝下，需采取仰探方式）和机油（液压缸上密封盖的紧固螺栓暴露端是浸没在缸外冷却油中的，可以直接把探头浸入油中与螺栓端面耦合，但是探头与探头电缆接连处要用胶带纸严密包裹，防止机油渗入影响电接触）。

　　[2] 探伤灵敏度的设定：

　　先在荷兰试块或CSK-ⅠA试块100mm高的平面上进行直射纵波1：2定标，使荧光屏水平线的满刻度为200mm。然后将探头耦合在一支长度为150mm、直径20mm的同材料状态的完好螺栓端面的中心位置上，并稍作移动以找到最大底波，调整仪器灵敏度使该最大回波高度达到50%满屏高，再增益20dB作为探伤起始灵敏度。（这种设定的指导思想主要有两个方面考虑，其一是由于超声波是在一个近似细长圆柱形的物体中传播，有波制导存在，因此只能是参照超声波在无限大介质中的传播规律，调整到大体相当于可发现75mm处的Φ2平底孔当量作为起始灵敏度；其二，对于这种埋桩螺栓，最常出现疲劳裂纹的位置是在中间光杆部分两端的螺纹接入处或者说是接近密封件的结合界面处，如附图所示。因此只要能确定螺栓的底波以确认螺栓长度，并有足够的探测灵敏度即可，如果探测灵敏度太高的话则会因为螺纹段的杂乱回波太多太高而影响对裂纹回波的判定。）

　　[3] 缺陷判断：