表面探伤工艺新方法之柴油机气阀

1 气阀失效的原因及表面检查的必要性

    柴油机气阀在服役过程中，会因失效而引起停机，造成经济损失。柴油机气阀失效主要有以下三方面的原因：第一，由于气阀不能复位而被活塞撞击碰断；第二，阀体原材料材质不良（如表面裂纹、夹杂等），制造加工过程中引起的缺陷（如锻造裂纹、加工刀痕引起的应力集中并在服役中形成微裂纹）；第三，阀体受到高温气流热应力和腐蚀应力的影响产生微裂纹。

    资料表明，进、排气阀破裂或烧损严重对，曾发生掉下的气阀碎片打坏气缸盖燃烧面和活塞顶面的现象，有时进人排气管发生打坏涡轮增压器等重大事故，这些事故既影响安全运行，又造成巨大的经济损失。

    据分析，裂纹是由边缘向中心发展的，由于气阀密封面堆焊耐热硬质合金，在此环带上仅裂出狭缝，过了此环带便因气阀材料耐热能力低于堆焊材料而有较宽的裂纹，并向中心发展，裂纹越趋狭窄。当裂纹弯向边缘方向发展对，不久便掉下碎块。

    表面探伤工艺新方法之柴油机气阀为防止事故发生，避免不必要的损失，应在每次中修、大修期间，对气阀进行全面的表面检查，包括宏观检查、表面探伤等。

    目前的表面探伤，一般采用着色渗透探伤和磁粉探伤，这两种方法因被探测件的形状不同，在应用中各有特点和局限性。以前对气阀的检查只采用着色渗透探伤或仅作表面宏观检查，但这样容易造成漏检。为准确地检出气阀的表面缺陷，笔者尝试用着色渗透探伤和磁粉探伤相结合的工艺检测气阀取得良好的效果。

2 检测工艺

    着色渗透探伤一般选用便携式压力罐探伤剂，磁粉探伤一般选用便携式磁轭磁粉探伤机。考虑到磁粉探伤需使用磁悬液，清洗困准，所以在对气阀进行表面检测时，先安排做着色探伤，然后才做磁粉探伤。

2.1 着色渗透探伤

    采用溶剂型清洗着色探伤剂，一般步骤是：预清洗→渗透→溶剂清洗→显象→观察。检测部位的表面状况在很大程度上影响着色渗透探伤的质量，因此预清洗时应特别注意必须彻底清除妨碍渗透剂深入的油脂、积炭、氧化皮等附着物。附着物以及残留在缺陷中的油脂及水分，可用化学方法将气阀浸泡处理。去除污染物后，用清洗剂对阀体进行清洗，待干燥后喷涂渗透剂并保持湿润状态 15~30 min，湿度控制在 15~50℃。渗透后用干布或卫生纸擦拭多余渗透剂，然后再用蘸有清洗剂的布块或卫生纸向一个方向擦洗，不能用清洗剂喷罐对表面直接喷洒清洗。擦试时禁用棉纱头，因其细丝碎片容易留在表面上，不易除去，显象时形成伪显示，影响检测效果。

    溶剂型着色探伤的显示剂为快干式显象剂。喷涂前，显象剂喷罐要充分摇动，将显象剂均匀喷于被检表面。喷涂时距离控制在 300~400 mm，喷罐倾角与被检表面成 30~40° 为宜，采用扫描方式，喷涂要匀而薄，以刚好盖住受检区为宜。在喷涂显象剂 7 min 后进行观察，有缺陷的地方可显示红色痕迹，这是由于毛细管作用原理，白色显象剂将气阀表面开口缺陷渗入的红色渗透剂吸附上来，显示缺陷的真实形状轮廊痕迹。

2.2 磁粉探伤

    经着色渗透探伤的气阀，用布擦拭干净后，即可用便携式磁粉探伤机对气阀表面进行磁化。为保证磁粉探伤的灵敏度，一般选用 A30/100 型试片，试片放置在检测范围内的边缘，刻槽面朝被检表面，隔一定距离放置一试片。为使试片与被检表面接触良好，可用透明胶带将其平整粘贴在被检件表面上，并注意胶带不能覆盖试片上的人工缺陷。磁化时要注意磁轭行走的方向和浇磁悬液的位置，每一被检区域至少应进行两次独立的检测，这两次检测的磁力线方向应大致相互垂直，磁化区每次应有 15mm 的重叠，以便能发现纵向和横向（周向）的表面及近表面缺陷，并防止漏检，提高缺陷检出率。

3 结束语

    着色渗透探伤具有操作简便、缺陷显示直观、表面开口缺陷检出灵敏等优点，但对在油性、水气较大的环境中运行的零部件，若表面油脂、积炭等附着物清洗不彻底，则会影响检测效果；磁粉探伤具有成本低、检测速度快的优点，而且对近表面缺陷也能清晰显示出来，但它又受到被检件的尺寸和形状复杂程度上的限制。因此，用先着色渗透探伤后再进行磁粉探伤两道检测工序的工艺方法，对柴油机气阀作表面检查，互补了单独采用着色探伤或磁探方法的不足，确保检测质量的可靠性。这种方法图象显示清晰直观，保留性好，灵敏度高，不受被检件的形状限制，且使用灵活简便。笔者除了采用此方法对阀门厂家的柴油机气阀进行探伤外，还把此方法应用到阀门厂发电机组汽缸内表面、阀门厂电站导轴承轴瓦抗顶块等部件的表面检查，均取得了良好的效果。