浅谈轧辊探伤中超声波的应用

田学成 李重远

摘要利用超声波探伤原理，根据超声波在轧钢厂轧辊探伤中的实际应用，本文对探头仪器的选择轧辊的检验和轧辊裂纹深度的确定等方法进行了具体详细的论述，对以后轧辊检验与探伤提供了理论依据。

中图分类号：U272 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

轧辊是轧机的关键部位之一，随着轧钢技术的发展，轧钢生产中对轧辊的要求也越来越高，但在轧机轧制过程中，轧辊受各种因素影响常会出现一些缺陷，如裂纹深度没有超过其工作层，则可重新对其磨削后再与其他辊径相近的轧辊配对继续投入使用。目前采用的确定裂纹深度的方法一般都是采用超声波。据计算，轧机工作辊每磨削1mm，费用就高达1万元左右。因此为了降低轧辊磨削费用，有必要精确计算其磨削量。

1探头和仪器的选择

仪器应采用A型脉冲反射式超声探伤仪，例如CTS-22型、CTS-26型、CTS-9002型等,选择仪器一般根据以下情况来选择：1）对于定位要求高的情况，应选择水平线性误差小的仪器。2）对于定量要求高的情况，应选择垂直线性好，衰减器精度高的仪器。2）对于大型零件的探伤，应选择灵敏度余量高，信噪比高，功率大的仪器。3）为了有效的发现近表面缺陷和区分相邻缺陷，应选择盲区小，分辨力好的仪器。3）对于室外现场探伤，应选择重量轻，荧光屏亮度好，抗干扰能力强的携带式仪器。

2 扫描速度和灵敏度

在用斜探头探伤时，由于只是为了确定缺陷深度，所以不需要调节探伤灵敏度，只需调节增益旋钮使裂纹反射波在荧光屏上大小合适便于分析即可。

3探测方法

在探测前，由于探头底面的磨损，其K值和理论值有一定偏差，因此首先要测量出探头的实际K值和探头前沿L。K值和前沿可用CSK-IA试块测得。在裂纹及周围涂上耦合剂后，沿轴向和径向围绕裂纹前后移动探头，找出裂纹最高回波，调节波高至满屏80%，然后继续后移探头，当裂纹回波降至满屏高40%的时候，根据半波高度法可知，此时超声波刚好打到裂纹的底部。固定探头，开始计算裂纹深度。

4 裂纹深度的计算

探头在轧辊上探测的时候探测方向可以分为两个方向，径向和轴向，轴向即探头方向与轧辊轴向平行。当裂纹的最高回波在轴向探测时发现，此裂纹的方向在轧辊的径向上，如下图所示，

根据探头前端至裂纹的距离和K值可以计算出裂纹深度h为 ：h=

式中L——探头前沿长度，a——探头前端至裂纹的距离，β——横波折射角，K——斜探头的K值，K=tanβ。由上式可知h即为示波屏上裂纹波前沿的刻度读数。

当裂纹的最高回波在径向探测时出现，说明此裂纹的方向在轧辊的轴向上，此时裂纹的实际深度显然和示波屏上的刻度读数不同。如下图所示

5注意事项

(1) 斜探头K值可根据裂纹深度进行选择，深裂纹采用小K值，以缩短声程，减少衰减，提高探伤灵敏度，浅裂纹采用大K值，避免近场区探伤，提高裂纹深度定位精度。(2) 探伤裂纹时,必须对裂纹进行双侧探测,以提高裂纹深度定位精度。

6结语

由以上不难看出，超声波在轧辊探伤的作用还是非常明显的。虽然超声波探伤可以比较准确计算出裂纹深度，但检测时应辅以其他探伤方法，例如现在大多数磨床上都安有涡流探伤设备，在涡流探伤检测出裂纹大概位置，然后采用表面波、磁粉或着色探伤来确定裂纹具体位置，最后采用超声波来确定裂纹深度，这样就达到事半功倍的效果，因此在生产应用中，我们应该采用多种探伤方法来提高轧辊的检测速度，从而提高生产效率。

参考文献

[1] 腾文青，叶剑勇，《锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法》，中华人民共和国国家标准，GB/T 13315-91。