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洛阳炼油厂在加氢精制、重整装置建设中，订购了24台往复活塞式压缩机。有氢气压缩机、惰性气体压缩机和空气压缩机。1992年4月在现场安装时，对17台压缩机进行了质量复查，发现有7台压缩机曲轴内部存在白点性裂纹群。这些白点是材料内部的一种缺陷形式。对这一检查试验结果曾有争议，认为白点只产生在合金结构钢中，如铬、锰钢等，优质碳素钢锻件白点的敏感性较小，不大可能产生白点，也很少看到这类报道。为引起有关方面的重视，特写此文介绍这一经验教训，以利提高机械产品质量，避免经济损失，维护生产安全。 这次有白点缺陷的曲轴锻件材质为45号优质碳素钢， 编号为K202S，K202A，C3101B，C3201B，C302A，K303B，K301A。为了科学、公正地对缺陷进行判别，我们邀请了全国无损检测学会的专家会同用户和制造厂的无损检验人员共同进行缺陷复查验证，现将情况分别介绍如下: 这次复查验证试验采用的方法是超声波探伤和磁粒探伤协同验证。同时对用户在C302A，K202S曲轴轴颈上进行的酸洗试验低倍检查显出的表面裂纹做了确认。在超声波探伤中探伤仪型号为CTS一22 ，探头型号2一5P20，灵敏度用必Φ2mm当量的平底孔，用工件底部反射，机油作耦合剂。执行标准ZBJ7022一88，API618。 K301A曲轴超声波探伤结果如图1所示。A，B区域为100mm×50mm Φ2mm当量密集区缺陷。![]()
仪器示波屏上反射信号特征为:(1)底波下降 无缺陷区B底=8.5次,有缺陷区 B底=3.5次。①静态波形:伤波尖锐(2)波形特征清晰，彼此独立，伤波多而密集。②动态波形:探头移动时，伤波变化迅速而灵感，此起彼伏，伤波交替变化，综合判定曲轴内部存在白点性裂纹群。 K303B曲轴超声波探伤结果如图2示。A区为100mmx50mm Φ3mm当量密集区陷。仪器示波屏上反射信号特征为:(1)底波下降无缺陷区B底=14次，有缺陷区B底=3.5次。![]()
(2)波形特征 ①静态波形:伤波尖锐清晰，彼此独立，伤波多而密集。②动态波形:探头移动时，伤波变化迅速敏感，此起彼伏，伤波交替变化。 根据以上情况及缺陷密集于轴中心部位，缺陷分布疏密不均，大小不同，综合判定该曲轴内部存在白点性裂纹群。 K202A曲轴超声波探伤结果如图3所示。A，B区存在Φ2mm~Φ3mm当量密集区，深度为64~256mm，密集区大小各为110mmx230mm和100mmx150mm。密集区内存在Φ4.5mm，Φ5mm，Φ6.5mm大缺陷3个。 仪器示波屏上反射信号特征为:(1)底波下降无缺陷区B底=14次,有缺陷区 B底=5.5次。(2)波形特征 ①静态波形:伤波尖锐清晰，彼此独立，伤波多而密集。②动态波形:探头移动时，伤波变化迅速而敏感，此起彼伏，伤波交替变化。 根据以上情况及缺陷密集于曲轴中心部位，缺陷分布疏密不均，大小不同的情况，综合判定该曲轴内部存在白点性裂纹群。 K303B曲轴磁粉探伤结果如图4示。所用仪器为日本SC-125磁粉探伤仪，标准试块精度为15/100μm，执行标准:ZBJ72022-88API618。在曲轴轴颈进行磁粉探伤，协同检证，发现缺陷16条，裂纹性磁痕2条。缺磁痕中有3条长度为5~6mm，其余为3mm左右。![]()
用同样方法对K301曲轴轴颈进行磁粉探伤，协同验证，发现缺陷磁痕2条，长度为3mmmm。 C302A曲轴用户检查发现内部存在白点性裂纹群，曲轴轴颈有表面微裂纹。然后采用了酸洗试验、低倍检查。酸洗时在曲轴轴颈部位用15%过硫酸氨水溶液擦洗15min，再用10%硝酸水溶液擦洗15min，低倍检查发现3条明显的裂纹，长度分别为16mm，8mm，5mm。 K202S曲轴用上述同样方法进行酸洗试验、低倍检查，发现曲轴轴颈表面裂纹10条。其中3条长3mm，4条长4mm，2条长6mm，1条长7mm。24h后观察，发现都有不同程度的返酸现象，由此判定缺陷为裂纹。 我们对K303B曲轴轴颈裂纹进行打磨，试图在曲轴轴颈允许的公差范围内消除这些表面裂纹，但直到轴颈尺寸超过了公差允许的范围，裂纹还不能消除，裂纹有一定的深度。由于锻件毛坯截面厚度较大，内部发现的这些缺陷分布多在锻件的中心部位，曲轴轴颈上发现的表面裂纹，分析亦为加工后白点外露的表现，这些点经酸洗试验和磁粉探伤检查得到了验证。虽然碳素钢对白点的敏感性较小，在正常的冶炼及压力加工条件下很少产生白点，但当锰的含量达0.7%时，优质碳素钢也会产生白点。45号优质碳素钢按标准成份规定锰含量为0.5%~0.8%，所以存在产生白点的可能。
并且与冶炼时的含氢量和防白点热处理条件有关。这些曲轴都经过了正火十回火处理，热处理时有很大的组织转变应力及氢含量的影响导致白点产生。国内曾在45号钢的齿轮轴及350mm方钢坯中发现白点，国外也曾在45号钢能成的汽轮机叶轮中发现白点。这次复查验证判定曲轴的白点，是生产实践中45号钢锻件白点的又一例证。
锻件内部白点使钢的机械性能降低，热处理时使零件开裂，使用中会造成严重的破坏事故，因此，任何情况下不能使用有白点的锻件。白点的存在不能象一般疏松等缺陷那样，定出哪一级可用或哪一级不可用，对已发现并确定为白点的锻件必须报废。 曾有45号钢锻成的齿轮轴，经850℃正火及530℃回火处理后， 于轴身取切向试样，做机械性能试验，发现延伸率与断面收缩率低于要求甚多，经解剖这些轴作试验，均发现白点裂纹。延伸率及断面收缩率下降值见表1。![]()
白点对钢的机械性能的影响与取样位置及方向有很大关系。有时由于钢的白点数目不多，取样时与试验受力的部位吻合性较小。例如白点处在拉伸试样的夹头部分或冲击试样的非切槽处，使白点的破坏作用不表现出来， 又因白点是一种内部缺陷，一般锻件热处理后的机械性能试样切取多在近表面处，除了因机械加工的切削量很大，有可能使白点暴露至近表面处，试验取样可能包括有白点的部分以外，一般情况下机械性能试样与白点的吻合性也很小，使白点的影响不能为机械性能的变化所反映。这并不等于说白点的破坏作用没有，恰恰相反 正由于存在上述情况，不能仅仅根据机械性能的试验结果来判断钢有无白点。白点降低钢的机械性能与其在试样中的位置有很大关系。当白点分布平行试样轴线时，机械性能降低有时表现并不显著;当白点分布与试样轴线成垂直时，这才显著地表现出来。 白点在钢中的存在造成的危害性是严重的。自1917年美国发现飞机曲轴内部白点后，在世界范围内受到重视，造成的严重事故也累有发生。1954年美国芝加哥瑞吉兰电站，一台容量为16.5万KW的汽轮机低压缸主轴发生了爆裂事故，当时仅运行了3个月，事故所作的分析确定该爆裂系由于轴内部存在白点而引起。国内也曾发生过因锻件内的白点遭致破坏事故。承受高速旋转及交变载荷的动力机械零件，以及承受高压的大型锻件，有白点是不允许使用的。 炼油厂使用的氢气压缩机及惰性气和空气压缩机是重要的动力机械，对生产的连续性和安全性的要求是十分严格的，对能否使用有白点的曲轴是不容讨论的。况且目前的科学技术水平很难根据白点的形状、分布方向，对机械零件承受载荷的实际有效截面减小的程度及运行中缺陷发展的行为提出确切的计算和判断。 因此要慎重地对待这一问题，把注意力集中到提高冶炼锻造厂的锻件质量，提高无损检测技术水平上来，减少经济损失，保证生产安全，才是我们当前的日标。免责声明：本文系网络转载，版权归原作者所有。但因转载众多，或无法确认真正原始作者，故仅标明转载来源，如标错来源，涉及作品版权问题，请与我们联系，我们将在第一时间协商版权问题或删除内容！
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