淺談軋輥探傷中超聲波的應用

田學成 李重遠

摘要利用超聲波探傷原理，根據超聲波在軋鋼廠軋輥探傷中的實際應用，本文對探頭儀器的選擇軋輥的檢驗和軋輥裂紋深度的確定等方法進行了具體詳細的論述，對以后軋輥檢驗與探傷提供了理論依據。

中圖分類號：U272 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

軋輥是軋機的關鍵部位之一，隨著軋鋼技術的發展，軋鋼生產中對軋輥的要求也越來越高，但在軋機軋制過程中，軋輥受各種因素影響常會出現一些缺陷，如裂紋深度沒有超過其工作層，則可重新對其磨削后再與其他輥徑相近的軋輥配對繼續投入使用。目前采用的確定裂紋深度的方法一般都是采用超聲波。據計算，軋機工作輥每磨削1mm，費用就高達1萬元左右。因此為了降低軋輥磨削費用，有必要精確計算其磨削量。

1探頭和儀器的選擇

儀器應采用A型脈沖反射式超聲探傷儀，例如CTS-22型、CTS-26型、CTS-9002型等,選擇儀器一般根據以下情況來選擇：1）對于定位要求高的情況，應選擇水平線性誤差小的儀器。2）對于定量要求高的情況，應選擇垂直線性好，衰減器精度高的儀器。2）對于大型零件的探傷，應選擇靈敏度余量高，信噪比高，功率大的儀器。3）為了有效的發現近表面缺陷和區分相鄰缺陷，應選擇盲區小，分辨力好的儀器。3）對于室外現場探傷，應選擇重量輕，熒光屏亮度好，抗干擾能力強的攜帶式儀器。

2 掃描速度和靈敏度

在用斜探頭探傷時，由于只是為了確定缺陷深度，所以不需要調節探傷靈敏度，只需調節增益旋鈕使裂紋反射波在熒光屏上大小合適便于分析即可。

3探測方法

在探測前，由于探頭底面的磨損，其K值和理論值有一定偏差，因此首先要測量出探頭的實際K值和探頭前沿L。K值和前沿可用CSK-IA試塊測得。在裂紋及周圍涂上耦合劑后，沿軸向和徑向圍繞裂紋前后移動探頭，找出裂紋最高回波，調節波高至滿屏80%，然后繼續后移探頭，當裂紋回波降至滿屏高40%的時候，根據半波高度法可知，此時超聲波剛好打到裂紋的底部。固定探頭，開始計算裂紋深度。

4 裂紋深度的計算

探頭在軋輥上探測的時候探測方向可以分為兩個方向，徑向和軸向，軸向即探頭方向與軋輥軸向平行。當裂紋的最高回波在軸向探測時發現，此裂紋的方向在軋輥的徑向上，如下圖所示，

根據探頭前端至裂紋的距離和K值可以計算出裂紋深度h為 ：h=

式中L——探頭前沿長度，a——探頭前端至裂紋的距離，β——橫波折射角，K——斜探頭的K值，K=tanβ。由上式可知h即為示波屏上裂紋波前沿的刻度讀數。

當裂紋的最高回波在徑向探測時出現，說明此裂紋的方向在軋輥的軸向上，此時裂紋的實際深度顯然和示波屏上的刻度讀數不同。如下圖所示

5注意事項

(1) 斜探頭K值可根據裂紋深度進行選擇，深裂紋采用小K值，以縮短聲程，減少衰減，提高探傷靈敏度，淺裂紋采用大K值，避免近場區探傷，提高裂紋深度定位精度。(2) 探傷裂紋時,必須對裂紋進行雙側探測,以提高裂紋深度定位精度。

6結語

由以上不難看出，超聲波在軋輥探傷的作用還是非常明顯的。雖然超聲波探傷可以比較準確計算出裂紋深度，但檢測時應輔以其他探傷方法，例如現在大多數磨床上都安有渦流探傷設備，在渦流探傷檢測出裂紋大概位置，然后采用表面波、磁粉或著色探傷來確定裂紋具體位置，最后采用超聲波來確定裂紋深度，這樣就達到事半功倍的效果，因此在生產應用中，我們應該采用多種探傷方法來提高軋輥的檢測速度，從而提高生產效率。

參考文獻

[1] 騰文青，葉劍勇，《鍛鋼冷軋工作輥超聲波探傷方法》，中華人民共和國國家標準，GB/T 13315-91。