蜗壳着色渗透检测方法的探讨

蜗壳着色渗透检测方法的探讨
摘要：本文介绍蜗壳着色渗透检测方法及工艺工过程
关键词：蜗壳焊接渗透探伤
1前言
蜗壳是水电站常用的部件之一，其作用主要是将水流均匀且轴对称地引向导水机构并进入转轮。

蜗壳的断面是从进口到鼻端逐渐减小的，这样不仅能使水流在导水机构前形成一定的环量，而且还可以向导水机构均匀供水，故水力损失较小；蜗壳的结构紧凑，可减小厂房尺寸和降低土建投资。

因此，蜗壳在水电站的应用非常广泛。

蜗壳可以分为混凝土蜗壳和金属蜗壳。

混凝土蜗壳内壁为了防渗应作钢板里衬，投资可能比金属蜗壳还要高，所以水电站常用金属蜗壳。

金属蜗壳由钢板焊接而成，金属蜗壳在工作时承受着很大的内水压力。

所以，蜗壳焊接质量的好坏直接关系到蜗壳能否正常工作。

对蜗壳座环焊缝除常规的检验外，还应对蜗壳过流面焊缝进行着色渗透检测。

2蜗壳的焊接要求
2.1 蜗壳纵缝、环缝均应采用多层多道焊，每层厚度一般不超过5mm，焊道宽度应根据焊接方式和焊接材料确定。

每层焊前必须将上一层焊渣彻底清除干净，层间接头应错开30mm～50mm。

2.2 蜗壳焊接应按规范进行预热。

2.3 焊接时环境条件如有下列情况之一者，若无特殊可靠防护措施，则不得进行焊接工作。

A 下雨、下雪或有滴水；
B 0℃以下低气温；
C 90%以上高湿度；
D 10m/s 以上的强风。

2.4没有特殊规定焊缝均应采用分段退步焊，分段长度为200mm～400mm。

2.5 焊缝装配间隙为2mm～4mm，局部装配间隙若大于4mm 应先进行补
焊，补焊完才允许整条焊缝进行封底焊接。

2.5严禁在钢板表面引弧，引弧点和收弧点均应熔化在焊缝内，且不应有未填满的弧坑。

2.7 定位焊缝长度为100mm 左右，如发现有裂纹、夹渣、气孔等缺陷均应清除重焊；需预热焊接的焊缝，定位焊时也应预热，其要求与主缝焊接相同。

2.8高强钢蜗壳正式焊接时应将定位焊缝刨掉；封底焊后应清根的高强钢焊缝焊后应清根，若用碳弧气刨清根应用砂轮机磨掉渗碳层。

封底焊后不清根的焊缝应用软质焊条(如纯铁焊条等)或直径
3.2mm 以下焊条进行根部焊接，并采用单面焊双面成型工艺。

2.9 调节焊接线能量和预热温度应兼顾各方面的影响，一般线能量控制在20000J/cm～35000J/cm 为宜。

2.10焊缝出现裂纹时应进行质量分析，找出原因，订出措施方可处理。

2.11同一部位焊缝缺陷返修次数一般不应超过两次，特殊情况下超过两次以上的焊缝返
修处理应经施工监理工程师批准，并做好记录。

2.12 焊接对装拉板所用的焊条及工艺方法应与主缝焊接要求相同。

2.13 去除各种拉板时不应使用锤击的方法，应用碳弧气刨切割(或氧—乙炔焰切割)，再用砂轮磨平，严禁损伤母材。

3 渗透探伤简介
渗透检测是一种以毛细作用理论为基础的检查表面开口缺陷的无损检测方法。

这种方法是五种常规无损检测方法（射线检测。

超声波检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测）中的一种，是一门综合性科学技术。

同其他无损检测方法一样，渗透检测也是以不损坏被检测对象的使用性能为前提，运用物理、化学、材料科学及工程学理论为基础，对各种工程材料、零部件和产品进行有效的检验，借以评价它们的完整性、连续性及安全可靠性。

渗透检测是产品制造中实现质量控制、节约原材料、改进工艺、提高劳动生产率的重要手段，也是设备维护中不可或缺的手段。

着色渗透检测在特种设备行业及机械行业里应用广泛。

特种设备行业包括锅炉、压力容器、压力管道等承压设备，以及电梯、起重运输、客运索道、大型游乐设施等机电设备。

荧光渗透检测在航空、航天、兵器、舰艇、原子能等国防工业领域中应用特别广泛。

可见，着色渗透检测是一种应用十分广泛的无损检测方法。

在各个领域中发挥着重要作用
4探伤工艺过程及规范
着色渗透检测一般分为水洗型着色渗透检测，后乳化型着色渗透检测和溶剂去除型着色渗透检测。

根据蜗壳受检焊缝的特点、表面状况、工作环境、技术要求，选用水洗型着色渗透检测法。

用便携式渗透剂、显像剂、清洗剂喷罐，选用HG-3型渗透剂、显像剂、清洗剂进行着色渗透探伤。

在检测蜗壳座环焊缝前，需用灵敏度试块对检测剂、操作方法、工艺系统的灵敏度进行验证，以确保探伤的可靠性。

我们选用SBS-3（B型）灵敏度试块，对灵敏度试块按正常工艺操作后，经验证，我们的探伤方法是正确的、可靠的。

水洗型着色渗透检测的程序有七个基本操作步骤。

其工艺流程为：①预处理、②渗透、③清洗、④干燥、⑤显像、⑥观察评定、⑦后处理。

4.1 焊缝表面的预先处理
渗透探伤的成功与否，很大程度上取决于受检表面及缺陷是否受污染。

先用角向磨光机清除焊缝表面的溶渣、飞溅、氧化皮等。

为使渗透液能有效地渗入缺陷，还必须对焊缝及焊缝两侧10mm的临近表面进行清理和预处理。

因为渗透剂必须通过表面开口进入到缺陷并产生可见的指示，所有污染物会阻碍渗透液进入缺陷，清除焊缝表面的所有污染和表面开口缺陷内的污染对渗透检测是非常重要的。

主要污染有：①机加工零件抗腐蚀剂、润滑剂和其它含有有机成分的液体；②铁锈、飞溅金属；③油污、油脂、灰尘。

具体做预清洗时，一般在事温或近室温下使用清洗剂，对被清洗的表面可直接喷射，用不起毛的布、毛巾、棉纱从工件表面除去污物和过量的清洗剂。

在使用渗透剂对焊缝进行渗透前，必须留有足够长的时间来蒸发残留在焊缝表面上的清洗剂，使受表面干燥。

以免影响渗透剂渗入缺陷的有效性。

4.2 渗透
依据工件尺寸、形状、数量确定是用喷罐法还是用刷涂法施加渗透液，由于蜗壳外型尺寸大、焊缝数量多，所以选用喷罐法。

渗透时要注意渗透时间和环境温度。

要保证被检部位完全被渗透液覆盖，并在整个渗透期内保持润湿状态。

进行渗透处理的温度范围为15℃～50℃，渗透时间为10min，温度越低，要求渗透剂滞留的时间就越长，在3℃～15℃范围时，渗透时间可延长到12min～20 min。

因为着色渗透剂不按性能和可见度分级，只能按灵敏度确定其差别，并根据自己的需要选择所要求的渗透剂，不允许将不同种类的探伤渗透液混合使用。

4.3 清洗
本操作要求从零件表面去除掉所有的渗透剂，但不能将渗入缺陷中的渗透剂清洗出来，防止过清洗，在现场检查中，用清洁的无毛棉纱或不带毛的布蘸清洗剂在同一方向擦除，不允许用清洗剂直接冲洗受检表面，同时在擦拭中不能向各个方向反复擦拭。

如表面是光滑的，可用纸巾或抹布擦洗，表面粗糙可先用纸巾或抹布沾湿然后用它去擦拭工件。

任何时候都不能将清洗剂直接喷涂在被检表面上，以防止对渗透剂的过度清洗。

4.4干燥
干燥处理的目的是除去被检表面的水分。

水洗渗透检测时，应自然干燥，干燥温度不能太高，温度范围为30℃～50℃。

干燥时间为7min～10 min。

过度干燥会造成渗透液中染料变质，将缺陷中渗透液烘干，不能形成缺陷显示。

干燥温度太低，会使渗透液滞留在被检表面，当显像时很容易出现非缺陷显示。

4.5 显像
显像过程是利用显像剂将缺陷处渗透剂吸附至被检表面加以放大，产生清晰可见的缺陷指示（图像），是渗透检测中一个重要环节。

压力喷罐中显像剂使用前必须彻底摇匀，使显像粉末在挥发溶剂中得到充分均匀的溶解、悬浮。

确保施加到试件上时有适当的显像剂粉粒悬浮在溶剂中。

喷涂前最好进行一次试喷。

喷射方向与受检表面有一定夹角，喷射距离离被检表面400mm为宜，使显像剂薄而均匀地覆盖在被检表面上，不能在同一处反复多次喷涂。

水洗型着色渗透探伤显像时间一般为10n～15min。

显像时间太长会使缺陷图像放大变模糊，分辨力降低，引起失真；显像时间太短缺陷难以显示，容易引起漏检。

4.6 观察评定
观察显示痕迹应在显像剂后10min～30 min内进行，当出现显示痕迹时，首先确定痕迹的真伪，在确定宏观指示的特征和大小过程中，必要时用5～10倍放大镜观察并对缺陷痕迹记录。

如果显示痕迹的大小不发生变化，则可超过上述时间。

痕迹观察应在白光强度大于350lx的条件下进行。

检测完毕后，对受检蜗壳的焊缝加以标记，且标记的位置和方式应对受检蜗壳无损。

4.7后处理
检测结束后，为防止残留探伤试剂腐蚀被检表面或影响工件的使用，必须对蜗壳焊缝进行刷洗、喷水或用清洁的棉纱、纸等物清除各种渗透试剂，恢复工件原貌。

结论
在用上述方法对蜗壳焊缝进行检测后，发现蜗壳焊缝存在有少量的表面气孔，并未发现有裂纹产生。

实践证明：用着色渗透检测法检测蜗壳的焊缝表面
缺陷是行之有效的。

采用水洗型着色渗透检测法检测蜗壳焊缝的表面缺陷是一种简单、经济可靠、能有效地控制蜗壳焊接质量的方法。

参考文：
1、《献渗透检测》中国劳动社会保障出版社出版发行
2、《表面探伤》武汉测绘科技大学出版社
3、《水轮机金属蜗壳安装焊接工艺导则》电力工业部。