轧辊表面波超声检测技术

　　轧辊是钢厂不可缺少的轧钢工具,按其加工成型方式和材质特征可分为锻钢轧辊、铸钢轧辊和铸铁轧辊;按其用途可分为工作辊和支承辊。轧辊在使用过程中,由于受各种轧制负荷作用,表面易出现各种冷热疲劳裂纹和接触疲劳裂纹以及各种热冲击损伤和过载损伤等缺陷。如不及时发现去除,则会影响钢板的轧制尺寸、板形质量和产品外观,降低产品的抗腐蚀性、抗磨性和疲劳极限等使用性能。更为严重的是轧辊在受压状况下,缺陷扩展导致断辊,造成生产线受损,并对人身安全造成危害。

　　目前,传统的轧辊检测方法有磁粉检测、渗透检测和涡流检测等。磁粉和渗透检测无法实现工业自动化,且都采用目视法检验,效率低,易误判和漏判;涡流检测伪信号多,不易辨别和确认缺陷。而采用表面波检测可实现工业自动化,效率高,对表面裂纹类缺陷检出率高,且可确定缺陷深度,为测量轧辊磨削量提供数据。

　　1　检测原理^[1]

　　表面波只在物体(轧辊)表面很浅的表层内传播。当其沿表面传播的过程中遇到表面裂纹时,表面波的传播将会发生以下几种情况(图1):

　　(1)一部分声波在裂纹开口处仍以表面波型式被反射,并沿物体表面返回。

　　(2)一部分声波仍以表面波型式沿裂纹表面向前传播,到裂纹顶端时,部分声波被反射而返回,部分声波继续以表面波型式沿裂纹表面向前传播。

　　(3)一部分声波在表面转折处转变为变型纵波和变型横波在物体内部传播。

　　2　检测技术

　　2.1　时基线调整

　　直接在轧辊上调整时基线。先将探头垂直对准轧辊端面的棱边,此时若采用数字式仪器,则开启自动校正菜单,使棱边距离探头前沿40mm,荧光屏上出现棱边的反射波(位置Ⅰv),如图2所示,仪器设置值1为40mm。再移动闸门于反射波处,使棱边距离探头前沿65mm,荧光屏上出现棱边的反射波(位),设置值2为65mm,移动闸门于反射波处,回车确认,此时示波屏时基线调整为1∶1。

　　2.2　灵敏度调整

　　轧辊的直角棱边可看作无限长和无限深的裂纹,其反射波的波高与有限长、有限深裂纹的反射波波高之比,以及相同长度,无限深度裂纹的反射波波高与0.17λ深度裂纹的反射波波高之比,均可由下式表示^[1]

　　式中　HB———直角棱边反射波波高

　　Hf———裂纹反射波波高

　　L———欲探测的最小裂纹长度

　　d———欲探测的最小裂纹深度

　　λ———波长

　　x———反射体至声源的距离

　　a,b′,c———与介质弹性性质有关,决定于泊松比σ的常数