在用高速钢轧辊无损检测

　　1　引言

　　热轧高速钢轧辊具有很好的耐磨性能、抗热裂性能和抗粗糙能力(桔皮状),在周转时,只要目视辊面情况就能发现轧材质量问题,允许对细小微热裂纹(深度一般为0.05 mm～0.1 mm)不做磨削而直接重复使用,即使是下机修磨,对辊面残存细小微热裂纹也不必磨净而上机使用,因此表现出极低的辊耗水平。但是,若辊面潜伏目视检查不能发现的微热裂纹以外的机械过载裂纹如卡钢、甩尾裂纹(一般深度大于0.5 mm,长度大于10 mm)和其它机械过载引起热裂纹扩展而形成的裂纹(一般深度约0.5mm,长度大约5 mm),如不及时发现并磨削干净,将会很快扩展而导致辊面剥落或断辊致废等事故发生。由于辊面允许存在的微热裂纹对床载自动ET检测此类缺陷带来干扰,造成严重误判漏判,采用磁粉检测,则需要对整个辊面两个方向反复磁化,效率较低。应用表面波检测和磁粉检测相结合的检测方法可以快速可靠地探测出在用高速钢轧辊辊身表面继小网状微热裂纹中机械过载裂纹。

　　2　表面波检测

　　2.1　检测原理

　　表面波用于检测是基于表面波在弹性介质表面传播时,遇到表面缺陷,部分反射,被探头接收而实现检测的。表面波对裂纹类缺陷非常敏感,在一定深度范围内,表面波遇缺陷的回波声压随缺陷自身深度的增加而呈线性增加,由于细小网状微热裂纹与机械过载裂纹深度不同,从而引起的回波规律不同,细小网状微热裂纹回波表现为波幅较低的草状波,而机械过载裂纹回波波幅较高,基于这些特性,使表面波能在高速钢辊面上均匀分布的细小网状微热裂纹中非常灵敏地检测出深而长的裂纹。

　　2.2　仪器与探头

　　由于网状细小微热裂纹的存在,若选用较高频率的探头,会使表面波对细小裂纹的反射增强而形成噪声,不利于检测,为此选用1 MHz13×13的表面波探头。

　　为保证一定的检测速度,使微小裂纹与较深较长裂纹有效区分,应尽可能选用灵敏度余量高、信噪比大的仪器,一般选用数字超声探伤仪。

　　2.3　检测灵敏度

　　为减少辊身各种因素尤其是微热裂纹对表面波衰减的影响,直接采用直角棱边作为规则反射体进行灵敏度调整。对于钢而言,无限深长的直角棱边反射波高HB与有限尺寸的裂纹反射波高Hf之比由

　　(1)式给出:

　　式中　a、b、c—由泊松比决定的常数,对钢而言a=5.429,b= 1.750,c= 2.376

　　λ—表面波波长,mm,若f= 1 MHz,则

　　λ= 2.9 mm

　　L—最小裂纹长度,mm

　　z—裂纹深度,mm

　　n—最小裂纹深度d与表面波波长λ之比