锻钢轧辊超声表面波检测技术
锻钢件的超声波探伤检查方法缺陷等级分类及判定标准
锻钢件的超声波探伤检查方法缺陷等级分类及判定标准1•目的规范公司锻钢件的超声波探伤检查方法，规范缺陷等级分类及判定标准2•内容2.1探伤装置使用脉冲反射式超声波探伤仪。
2.2探伤方法原则上采用单晶头垂直探伤法。
但是精密探伤及有特殊要求的部位，将同时采用其他探伤方法。
2.3探伤方向及探伤范围按下表实施探伤。
但是，认定有缺陷等异状时，必须从所有方向开始探伤。
探伤方向及扫查范围向：对半圆周进行全面探伤。
但小齿轮、螺纹轴、蜗轮、辊子等表层附近特别重要的锻钢件，要从整周开始进行全面探伤。
轴类锻钢件径向：外周全面探伤轴向：从两个方向进行全面探伤轴向：从两个方向开始进行全面探伤从长度方向，宽度方向，板厚方向三个方向开始进行全面探伤。
但齿条等表层附近特别重要的锻钢件,三个方向均需从两面开始全面探伤。
径向：对外周进行全面探伤轴向：从一个方向开始全面探伤。
但是，齿圈等表层附近特别重要的锻钢件要从两个方向起全面探伤。
径向：对外周进行全面探伤轴向：从一个方向开始全面探伤。
但是，齿轮、车轮等表层附近特别重要的锻钢件要从两个方向起全面探伤。
探伤表面的表面粗糙度要达至【Ra12.5以上较好精加工状态。
2.5测量范围的调整原则上，测定范围要调整至底面回波在显示屏时间轴上显现2次。
2.6探伤方式、使用频率和使用探头探伤方式，使用频率和使用探头见下表。
2.7探伤灵敏度的设定2.7.1底面回波方式的灵敏度设定⑴直径或壁厚在2mm以下的部位，将各不同直径或壁厚的致密部位上第1次底面回波高度（BG）调整至探伤仪显示器刻度板的80%。
然后，根据图4进行灵敏度的增幅，以此作为探伤起始灵敏度。
另外，对于超过检查部位的壁厚1/2以上的区域进行探伤时，需要进一步提高灵敏度12dB进行探伤。
关于小齿轮、螺纹轴、蜗轮、齿轮、齿条、车轮等表层附近特别重要的锻钢件，则用提高了12dB后的灵敏度进行全面或是从两面开始探伤。
⑵试验部位的壁厚超过2m时，使用探头专用的DGS曲线图。
轧辊超声波表面波探伤操作方法（探测表面缺陷）
轧辊超声表面波探伤的操作方法由于采用超声波表面波对轧辊表面进行检测，只能采用人工检查的方式，所以我们必须认识到，它受人为因素的影响比较大。
因此，要求操作者应当自觉地加强对工作的责任心。
一般情况下，是在使用涡流检测设备后，对检测结果感到有怀疑时，然后再用进行这种超声波表面波探测，不一定非要使用超声波表面波进行探测。
这样做有许多好处，但前提条件是，对涡流技术的运用已经比较熟练。
比如，当遇到涡流检测已经显示某一位置有异常，此时再用超声波表面波对这个区域进行探测，这样做的效率就比较高，而且也比较准确。
用表面波探测轧辊是超声波探伤中比较简单的一种方法。
由于它没有探伤标准，又不能对裂纹的深度进行定量判别，也不需要进行任何计算，故只要在操作过程中细心一点，并且掌握如下操作要点，完成表面波探伤作业并不是一件难事。
另外，因为超声波仪器有好多种类，不同的仪器都有各自的调节方式，所以在这里只能重点介绍表面波的操作检查方法。
一、注意事项：1．超声波仪器的价值比较昂贵，在使用时应十分小心，严防跌落、碰撞等损伤。
保管应该有专人负责，注意保管条件，并且必须按期进行必要的校验。
2．检查与仪器配套的探头线、探头是否合适，是否满足使用条件。
3．开启电源开关后，应保证仪器显示画面为探伤界面：（1）在整个操作过程中，不准随意按动仪器面板上任何一个旋钮（或者触摸开关），避免探伤画面丢失和设置参数的变动。
（2）注意内存电池剩余电量显示，电力不足（低于全刻度的1/4左右）时，应及时更换已充足电的电池，或者直接使用照明电源。
内存电池的充电，必须按照生产厂家的使用说明的规定进行。
4．超声波表面波不适合对材质为铸铁的轧辊（如：高铬铸铁、无限冷硬铸铁等）进行检测。
因为此类材料的材质晶粒粗大，易把表面波散射到其它方向，导致探头无法接收反射信号。
5．检测时，轧辊放在支架上，支架的支撑点应该在轧辊的辊颈处。
一般不允许轧辊的辊面与支架有接触，更不允许辊面与地面有接触。
超声表面波检测技术介绍
超声表面波检测技术介绍超声表面波检测技术是一种应用超声波进行材料缺陷检测的非破坏性检测技术。
它利用超声波在材料表面传播的特点，通过对超声波的传播和反射进行分析，来判断材料中是否存在缺陷。
这种技术具有高灵敏度、高分辨率、快速、无损伤等优点，在航空航天、军事、化工、石油等领域有着广泛的应用前景。
超声表面波检测技术的原理是利用超声波在材料表面的传播，通过测量超声波的传播时间和幅度的变化，来判断材料中是否存在缺陷。
超声波在材料中传播时，会受到材料的声阻抗差异、材料的密度、弹性模量等因素的影响，从而产生反射和折射。
当超声波遇到材料中的缺陷时，会发生反射或散射，从而改变超声波的传播特性。
通过对超声波的传播时间和幅度进行测量和分析，就可以判断出材料中是否存在缺陷，并确定缺陷的位置、形状和大小。
超声表面波检测技术主要包括超声发射器、接收器、信号处理器和显示器等几个部分。
首先，超声发射器会发射超声波信号，信号经过材料表面的传播后，被接收器接收到。
接收器会将接收到的信号送入信号处理器进行处理，通过对信号的幅度、频率、相位等进行分析，得到材料中的缺陷信息。
最后，通过显示器将检测结果展示出来。
超声表面波检测技术在实际应用中有着广泛的用途。
例如，在航空航天领域，超声表面波检测技术可以用于检测飞机机身、发动机叶片等关键部件的缺陷，以确保飞行安全。
在军事领域，超声表面波检测技术可以用于检测武器装备的缺陷，以确保其性能和可靠性。
在化工和石油领域，超声表面波检测技术可以用于检测管道、储罐等设备的缺陷，以预防泄漏和事故发生。
超声表面波检测技术相比于传统的缺陷检测技术具有许多优势。
首先，它是一种非破坏性检测技术，可以在不破坏材料的情况下进行检测。
其次，它具有高灵敏度和高分辨率，可以检测到微小的缺陷。
此外，超声表面波检测技术还可以进行实时监测，能够对材料的缺陷进行定量分析和判定。
当然，超声表面波检测技术也存在一些局限性。
首先，它对材料的特性有一定的要求，一些特殊材料可能不能适用。
锻件超声波探伤仪纵波探伤技术
锻件超声波探伤仪纵波探伤技术要进行锻件超声波探伤首先要了解什么叫锻件，为什么要进行锻压，锻件的种类有哪些,所谓的锻件就是对金属坯料(不含板材)施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能,用以制造机械零件、工件、工具或毛坯的成形加工方法。
锻件的种类有：飞机锻件、柴油机船用锻件、兵器锻件、石油化工矿山锻件、核电锻件、火电锻件、水电锻件。
那么要对锻件进行超声探伤，应该如何做呢？1.锻件超声波探伤仪探伤时机：探伤原则上应安排在最终热处理后,在槽、孔、台级等加工前,比较简单的几何形状下进行.热处理后锻件形状若不适于超声波探伤也可在热处理前进行.但在热处理后,仍应对锻件尽可能完全进行探伤.2.锻件超声波探伤仪探伤准备工作：（1）探伤面的光洁度不应低一地5,且表面平整均匀,并与反射面平等,圆柱形锻件其端面应与轴线相垂直,以便于轴向探伤.方形锻件的面应加工平整,相邻的端面应垂直.（2）探伤表面应无划伤以及油垢和油潜心物等附着物.（3）锻件的几何形状及表面检查均合格后,方可进行探伤.3.锻件超声波探伤探伤方法锻件一般应进行纵波探伤,对简形锻件还应进行横波探伤,但扫查部位和验收标准应由供需双方商定.（1）纵波探伤扫查方法①锻件原则上应从两相互垂直的方向进行探伤,尽可能地探测到锻件的全体积,主要探测方向如图2所示,其他形状的锻件也可参照执行.②扫查范围:应对锻件整个表面进行连续全面扫查.③扫查速度:探头移动速度不超过150mm/s.④扫查复盖应为探头直径的15%以上.⑤当锻件探测厚度大于400mm时,应从相对两端面探伤.（2）探伤灵敏度的校验①原则上利用大平底采用计算法确定探伤灵敏度,对由于几何形状所限,以及缺陷在近场区内的工件,可采用试块法.②用底波法校正灵敏度,校正点的位置应选以工件上无缺陷的完好区域.③曲面补偿:对于探测面是曲面而又无法采用底波法的工件,应采用曲率与工件相同或相近(0.7-1.1倍)的参考试块;或者采用小直径晶片的探头,使其近场区的长度小于等于1/4工件半径,这样可不需进行曲面补偿.④探伤灵敏度不得低于Φ2mm当量直径.（3）缺陷当量的确定①采用A VG曲线及计算法确定缺陷当量.②计算缺陷当量时,当材质衰减系数超过4dB/m时,应考虑修正.③材质衰减系数的测定，应在被测工件无缺陷区域,选取三处有代表性的闰,求B1/B2的值,即第一次底波高度(B1)与第二次底波高度(B2)之比的dB差值.。
钢锻件超声检测工艺规程
钢锻件超声检测工艺规程1 适用范围本工艺规程适用于承压设备用碳钢和低合金钢锻件的超声检测和质量分级。
不适用于奥氏体钢等粗晶材料锻件的超声检测，也不适用于内、外径之比小于80%的环形和筒形锻件的周向横波检测。
2 检测器材2.1 检测仪器选用A型脉冲反射式超声检测仪，其工作频率范围为1～5MHz，水平线性误差不大于1%，垂直线性误差不大于5%。
2.2 探头2.2.1 工件的检测距离小于45㎜时，选用双晶直探头。
2.2.2 工件的检测距离大于或等于45㎜时，选用单晶直探头。
2.2.3 探头公称频率为2.5MHz，圆晶片直径为14～25㎜。
2.3 试块2.3.1 采用纵波单晶直探头时采用JB/T4730.3-2005规定的CS-I试块；2.3.2 采用纵波双晶直探头时采用JB4/T4730.3-2005规定的CS-Ⅱ标准试块；2.3.3 检测面是曲面时，应采用CS-Ⅲ试块来测定由于曲率不同而引起的声能损失，其形状和尺寸按JB/T4730.3-2005规定。
2.4 耦合剂：化学浆糊、机油、甘油等。
3 检测时机原则上安排热处理后，槽、孔、台阶加工前进行。
若热处理后锻件形状不适合超声检测时，也可在热处理前进行，但在热处理后仍应对锻件进行尽可能完全的检测。
4检测方法4.1 锻件一般应进行纵波检测，对筒形锻件还应进行横波检测，但扫查部位和验收标准应根据图纸规定或用户要求确定。
4.2 在纵波检测时，原则上应从两个相互垂直的方向进行检测，尽可能的检测到锻件的全体积，当锻件厚度超过400㎜时，应从两端面进行100%的扫查。
5 灵敏度确定5.1 纵波直探头检测灵敏度的确定当被检测部位的厚度大于或等于3倍近场区时，原则上选用底波计算方法确定检测灵敏度，也可以采用试块法确定检测灵敏度。
5.2 纵波双晶直探头灵敏度的确定根据需要选择不同直径的平底孔试块，并依次测试一组不同检测距离的平底孔（至少三个），调节衰减器，使其中最高回波达到满刻度的80%，不改变仪器参数，测出其他平底孔回波的最高点，将其标在荧光屏上，连接这些点，即得到对应不同直径平底孔的双晶直探头的距离-波幅曲线，并以此作为检测灵敏度。
锻钢冷轧辊表面无损检测方法
锻钢冷轧辊表面无损检测方法1 主题内容与适用范围本标准规定了在役锻钢冷轧辊辊面无损检测的仪器设备、探头、试块及试片、对检验人员的要求、检测方法、检测结果的记录、缺陷的评定及报告等。
本标准适用于在役锻钢冷轧工作辊、中间辊的磨后辊面表面波及磁粉检测。
锻钢支承辊及轴类锻钢工件的表面波检测亦可参照执行。
本标准不适用于声衰减较大的粗晶材料工件的表面波检测。
2 引用标准下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB 9445-1999 无损检测人员技术资格鉴定通则GB/T 13298-91 金属显微组织检验方法JB/T 4730.4-2005 承压设备无损检测第四部分：磁粉检测JB/T 10060-1999 A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件3 对检测人员的要求轧辊的无损检测项目参与人员应经过必要的相关技术培训并应持有与所从事项目相应的有效技术资格证书，其资格证书的考核鉴定按GB/T 9445的规定。
4 技术要求4.1 对比试块4.1.1 对比试块材质为调质后的20#或20CrMo等优质锻钢。
4.1.2对比试块的规格、人工缺陷的尺寸及表面粗糙度要求如图1所示。
4.2 探伤仪器和设备4.2.1 超声波探伤仪的性能应按JB/T 10060的规定方法进行测试。
其指标应满足以下要求：4.2.1.1 超声波探伤仪的水平线性误差≤1%；垂直线性误差≤4%；灵敏度余量≥36dB；动态范围≥30dB。
其余Ra6.3图1.锻钢冷轧辊表面波探伤灵敏度校定用钢质试块。
4.2.1.2 要求探伤仪衰减器细调步级≤2dB；衰减器误差≤1dB/20dB。
4.2.1.3 探头和探伤仪的组合灵敏度余量除应满足检验要求外，不少于20dB。
4.2.2 磁粉探伤设备的技术性能按照GB/T 4730.4的规定。
4.2.3 磁粉及磁悬液技术要求按JB4730.4执行。
锻件超声波探伤方法简介
原材料的缺陷造成的锻件缺陷通常有：
1.表面裂纹：
表面裂纹多发生在轧制棒材和锻制棒材上，一般呈直线 形状，和轧制或锻造的主变形方向一致。造成这种缺陷的原 因很多，例如钢锭内的皮下气泡在轧制时一面沿变形方向伸 长，一面暴露到表面上和向内部深处发展。又如在轧制时， 坯料的表面如被划伤，冷却时将造成应力集中，从而可能沿 划痕开裂等等。这种裂纹若在锻造前不去掉，锻造时便可能 扩展引起 锻件裂纹。
一、锻件加工及常见缺陷
锻造用的原材料为铸锭、轧材、挤材及锻坯。而轧
材、挤材及锻坯分别是铸锭经轧制、挤压及锻造加 工成的半成品。一般情况下，铸锭的内部缺陷或表 面缺陷的出现有时是不可避免的。例如，内部的成 分与组织偏析等。原材料存在的各种缺陷，不仅会 影响锻件的成形，而且将影响锻件的最终质量。 根据不完全的统计，在航空工业系统中，导致航空 锻件报废的诸多原因中，由于原材料固有缺陷引起 的约占一半左右。因此，千万不可忽视原材料的质 量控制工作。
近场区
干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某
些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域 相互隔开。这种现象叫做波的干涉。
近场区：波源附近由于波的干涉而出现一系列声压极大极小
值的区域，称为超声波的近场区。 近场区探伤定量是不利的，处于声压极小值处的较大缺陷回 波可能较低，而处于声压极大值处的较小缺陷回波可能较高， 这样就容易引起误判，甚至漏检，因此应尽可能避免在近场 区探伤定量。
轴类锻件的锻造工艺主要以拔长为主，因而
大部分缺陷的取向与轴线平行，此类缺陷的 探测以纵波直探头从径向探测效果最佳，考 虑到会有其他的分布及取向，因此轴类锻件 探伤，还应辅以直探头轴向和斜探头周向探 测及轴向探测。
锻钢件超声波探伤方法
锻钢件超声波探伤方法1996-09-03 发布1997-07-01 实施中华人民共和国机械工业部发布前言本标准非等效采用AS T M A 38 8—84《大型锻钢件超声波探伤方法标准》.本标准力求以规定的检测设备,检测要求,检测方法,保证探伤结果的一致性.大型锻钢件的质量等级分类,由于质量要求差异太大,在本标准中不宜做统一的规定.对锻件的质量验收,由供需双方根据技术要求协商解决.本标准由机械工业部德阳大型铸锻件研究所提出并归口.本标准起草单位:太原重型机械集团公司.本标准主要起草人:宋书林.JB/T 8467-199611 范围本标准规定了锻钢件纵波或横波接触式脉冲反射法超声波探伤方法.本标准适用于厚度或直径等于或大于100 mm碳素钢及低合金钢锻钢件.奥氏体不锈钢锻件的超声波探伤也可参照执行.2 引用标准下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文.本标准出版时,所示版本均为有效.所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性. GB/T 12604.1—90 无损检测术语超声检测JB 4126—84 超声波检验用钢质试块的制造和控制JB 4730—94 压力容器无损检测ZBY 230—84 A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件ZBY 231—84 超声波探伤用探头性能测试方法3 定义本标准所用术语除了根据GB/T 12604.1 外,还采用下列定义.3. 1 当量直径在条件相同的情况下,缺陷回波的幅度与超声波束相垂直的某一直径平底孔的回波幅度相等,称该直径为缺陷当量直径,简称为当量直径.3. 2 连续缺陷回波在某个测距上缺陷当量直径不小于 2 mm,回波的波动幅度范围,在探头持续移动距离等于或大于30 mm的间距内不大于2 dB的缺陷回波.3. 3 密集缺陷边长小于或等于50 mm正方体内,有五个或五个以上的缺陷回波.注:译自ASTM A388/A388M—84中8.1.3.2.3. 4 波底降低量BG/BF(dB)无缺陷完好区第一次底波幅度BG值与有缺陷区的第一次底波幅度BF值之比的dB差值.注:根据JB 4730—94 中 3.2.3. 5 单个缺陷回波间距大于50 mm,当量直径不小于2 mm的缺陷回波.3. 6 分散缺陷回波在边长为50 mm正方体内,缺陷回波的数量少于五个,缺陷的当量直径不小于2 mm的缺陷回波.机械工业部1996-09-03 批准中华人民共和国机械行业标准锻钢件超声波探伤方法JB/T 8467-19961997-07-01 实施JB/T 8467-199623. 7 游动缺陷回波在锻件的表面上移动探头,缺陷回波的前沿移动距离相当于锻件厚度25 mm 或25 mm以上的缺陷回波.4 技术要求4. 1 一般要求4. 1. 1 从事大型锻钢件超声波探伤人员,应具有一定的冶炼,锻造,热处理的基础知识和锻件探伤经验,并经过认可的有关部门考核合格,且取得相应等级资格证的探伤人员方可从事锻件的超声波探伤.4. 1. 2 锻件探伤表面,不得有影响探伤灵敏度的附着物,如油漆,氧化皮,污物等.4. 1. 3 锻件探伤面的表面粗糙度Ra值,应不大于6.3 μm.4. 1. 4 锻件探伤应在相互垂直的两个探伤面上进行,应尽可能地对锻件的整体做全面扫查.饼形,长方形锻件,探伤面应选在相互垂直的两个面上.轴类锻件应在外圆表面做径向探测,必要时在轴的端面做轴向探测.4. 1. 5 锻件探伤的钢质对比试块应符合JB 4126 的规定.4. 1.5. 1 纵波直探头平面对比试块,采用CS-1 和CS -2 试块,也可以自行加工,其形状和尺寸应符合有关标准的规定.检测曲面时,采用的曲面对比试块见图 1.注:R为工件曲面半径的0.9～1. 5.图1 曲面对比试块4. 1.5. 2 横波斜探头的对比试块,应采用化学成分,热处理条件,表面粗糙度,曲率等都应与检测锻件相同或相似的锻件制作.4. 1.5. 3 对空心锻件用的对比试块的内壁切成与轴平行的矩形或60°V形槽,其长度为25 mm.推荐槽深为锻件厚度3%的试块.槽深最大不超过6 mm的试块.4. 2 探伤设备和探头4. 2. 1 探伤设备应符合ZBY 230 的规定.4. 2. 1. 1 探伤仪的工作频率至少为1～5 M Hz,配备的衰减器精度在任意相邻12 dB,误差在±1 dB.总调节量应大于60 dB.4. 2. 1. 2 探伤仪的垂直线性至少在屏高的75%范围内,其误差应小于5%.水平线性误差应不大于2%.JB/T 8467-199634. 2. 1. 3纵波直探头探伤发现深度为200 mm,φ2平底孔时,灵敏度余量应不小于40 dB,远场分辨力应大于或等于30 dB.4. 2. 2 探头应符合ZBY 231 的规定.4. 2. 2. 1 纵波直探头的晶片直径为12～28 mm,斜探头晶片最大有效面积为25mm×25 mm ,各种探头都应在标称频率下使用,频率误差不超过标称值的±10%.4. 2. 2. 2 探头的其余参数都应符合ZBY 231 的规定.4. 3 耦合剂推荐采用机油,甘油,有机浆糊.在不影响探伤灵敏度的条件下,也可以采用其他耦合剂.5 探伤要求5. 1 原则上锻件应在最终热处理以后进行超声波探伤.如锻件要在热处理以前进行钻孔,切槽,车锥度等加工工序使探伤受到影响时,锻件也可在此加工工序前进行超声波探伤,热处理以后凡可探测部位,必须进行100%的复探.5. 2 探头扫查速度应不大于150 mm/s.5. 3 探头移动每次至少重叠覆盖晶片宽度的15%.5. 4 对锻件进行复探或重新评定时,应选用可比较的探伤条件.6 探伤方法6. 1 纵波法探伤6. 1. 1 探伤频率通常为1～5 MHz,一般锻件探伤推荐2～2.5 MHz探伤频率.6. 1. 2 探伤灵敏度的调节,原则上推荐底面回波反射法调节.由于锻件的几何形状,尺寸的限制,也可以用对比试块法调节.6. 1. 3 用底面回波反射法调节将探头置于锻件入射面与反射面相平行的探伤面上,且无缺陷和边界反射波.调节探伤仪灵敏度旋钮,将底面回波调到屏高的40%～80%,然后按如下的计算公式调节锻件的增益值:a) 实心锻件的增益值ΔdB = 20lg22πφλT (1)式中:ΔdB——需要提高的增益值,dB;T——探测锻件的厚度或直径,mm;φ——要求探伤灵敏度平底孔直径,mm;λ——波长,mm.b) 有中心孔锻件的增益值ΔdB = 20lg22πφλT-10lgdD (2)式中:D——探测锻件部位的外径,mm;d——探测锻件部位的内径,mm.6. 1. 4 对比试块法调节灵敏度6. 1. 4. 1 使用的对比试块的材质,表面粗糙度,热处理条件应与检测锻件相同或相似.6. 1. 4. 2 用CS -1 或CS-2 对比试块或具有等效作用的其他试块上进行调节.JB/T 8467-199646. 1. 4. 3 按6.1.4.2 选取的CS试块平底孔的反射波调到屏高的40%～80%.6. 1. 5 计算缺陷当量时,锻件的材质衰减超过4 dB/m时,应进行修正. 衰减系数的测定按式(3)计算:α=()TBB2dB621 (3)式中:B1——一次底面回波的dB值;B2——二次底面回波的dB值;T——锻件的厚度,mm;α——衰减系数,dB/mm.6. 1. 6 锻件探伤时,要注意底面回波明显降低的部位,并查明底面回波下降的原因,对底面回波明显下降的任何区域都要复探.6. 2 横波法探伤6. 2. 1 横波探伤主要用于环形或空心锻件,其轴向长度应大于50 mm,外径与内径之比应小于2:1.6. 2. 2 如锻件外径与内径之比或锻件的几何形状不影响所要求的探伤灵敏度时,则采用折射角45°的斜探头探伤.为了用斜探头探测外径与内径之比达2:1 的空心锻件,可在探头上加一个曲面楔块或接触块形成所需的波形和角度,以达到要求的灵敏度.6. 2. 3 横波探伤灵敏度的校正从外圆探测内壁上平行于锻件轴向的矩形或60°V形槽,得到一个满屏高60%的回波.也可以采用单独的对比试块进行校正,对比试块制作与选择应符合 4.1.5 的要求.若锻件成批生产,则取其中一件制成校正用的对比件,在其内壁切一个槽,槽深为工件最大厚度的3%,但最深不得超过 6 mm,槽长为25 mm.对比件的厚度应与被检工件厚度相同.在同一仪器条件下探伤,从外圆上的一个类似槽上得到一个反射回波,通过内,外槽一次反射波峰画一条对比振幅线.如可能,最好在检验件上或其余料上直接切槽.实际探伤中,可能从外圆面上探不出外圆上的槽,如可行(有的锻件内径小,无法探伤),应从内,外表面进行探伤,在外表面探测内表面的槽,在内表面探测外表面的槽.必要与可能时,也可以采用曲面楔块或接触块进行探伤.6. 3 重新调节探伤灵敏度6. 3. 1 锻件探伤过程中,如探头,耦合剂,仪器的设定值有任何改变都要重新调节探伤灵敏度.6. 3. 2 锻件在探伤过程中应至少校验一次探伤灵敏度.在探伤结束后应校验探伤灵敏度.当探伤灵敏度变化2 dB以上时,应重新调节探伤灵敏度.在此之前所探的锻件都要重新复探.7 测量与记录7. 1 纵波缺陷定量采用当量法,横波采用百分比法.7. 2 缺陷当量直径大于或等于探伤灵敏度的单个或分散缺陷回波时,都要记录.7. 3 按技术条件要求记录密集缺陷回波,并标记缺陷的位置和分布范围.7. 4 记录游动缺陷回波的当量直径,位置和分布范围.7. 5 记录底面回波严重降低或消失的部位和分布范围.7. 6 横波探伤,记录不小于对比槽回波幅度60%的缺陷回波的位置和分布范围.JB/T 8467-199658 探伤报告探伤报告应包括如下的内容:8. 1 锻件的名称,材质,尺寸简图,探伤位置,探伤面的粗糙度.8. 2 委托日期,委托单位,委托编号.8. 3 探伤条件:探伤仪的型号,探头的频率,晶片的尺寸,斜探头的K值和β值.8. 4 探伤灵敏度,耦合剂的名称,对比试块的型号.8. 5 探伤结果,评定等级.8. 6 探伤人员的姓名,资格证号,资格等级,复审人员的姓名,资格证号,等级及日期.JB/T 8467-1996中华人民共和国机械行业标准锻钢件超声波探伤方法JB/T 8467-1996。
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锻钢轧辊超声表面波检测技术
【摘 要】目前，降低轧辊消耗已备受各薄板厂的关注。
控制合理的磨削量、加强轧辊检测技术以及降低轧机事故率，成为各大钢厂轧辊管理降低辊耗的主要任务之一。
本文就我厂锻钢轧辊开展的超声表面波检测技术进行阐述。
【关键词】辊面缺陷 超声表面波 检测技术
冷热轧在轧制板卷在生产中经常会由于粘钢、打滑、异物压入等轧制事故引起表面裂纹缺陷。
如果这些辊面裂纹在磨削过程中没有被彻底的去除，那么在下一次轧制生产轧辊的裂纹源就会引起延伸、发展，最终造成表面剥落，甚至整支轧辊的报废，造成较大经济损失。
为解决此问题，八钢冷轧磨辊间使用表面波探伤检查辊面残余裂纹。
1.轧辊超声表面波检测的作用
1.1 自动表面波检测装置结合手工表面波复检确认，大大提高了对轧辊表面的检测效率，将缺陷的漏检率降为最低；
1.2 保证轧辊表面缺陷的准确探测，避免轧辊带着有害缺陷上机，减少了轧机轧辊事故；
1.3 确定带伤轧辊的缺陷当量，科学经济的进行轧辊修磨，以降低轧辊辊耗，从而减少大量生产成本投入；
1.4 通过检测数据分析为进一步做好轧辊管理，合理选择轧辊生产厂家和制定轧辊采购周期提供技术手段分析轧辊失效原因，避免类似事故或协助索赔。
2.超声表面波检测方法
2.1 表面波检测原理
表面波是在固体介质表面传播的一种超声波波型，由沿波传播方向的纵波和垂直于波传播方向的横波
所合成。
其质点的振动轨迹为椭圆，具有纵波和横波的综合特征，如图1所示[1]。
图1 表面波质点振动与波的合成示意
表面波的声速按下式计算： 式中：ν－泊松比 对于钢 ν= 0.29
C t －横波声速 对于钢 C t = 3230 m/s
由该公式得出轧辊材质的表面波声速C r =2990 m/s 。
表面波的能量随着深度的增加而迅速减弱，一般认为表面波扰动有效范围为两个波长，这也是表面波可探测的深度范围。
即当采用超声波频率f 为2MHz 时，超声波长λ= C r /f =1.495mm ，则表面波探测的深度范围为：2λ≈3mm 。
当表面波在轧辊表面传播时，若遇到表面缺陷，一部分声能将沿原路返回至探头，从而可探知缺陷的存在。
2.2 仪器和探头
t r C C ν
ν++=112.187
.0
我厂使用的锻钢轧辊材质为Cr3、Cr5，表层为淬硬层。
该材料对表面波的衰减较小，所检辊面光洁度很高，因此适合采用表面波对缺陷进行检测。
鉴于所用探头频率越高，波长越短，有效探测深度就越小，材质衰减也越大，这将使近表面缺陷检测能力下降。
针对我厂锻钢冷轧辊选用的表面波晶片为：1-2.5MHz，6×6mm2、13×13mm2探头，仪器型号为Sitescan250S数字式超声波探伤仪。
2.3 超声表面波灵敏度的调节方法
冷轧辊光洁度很高，粗糙度约为Ra 0.6μm～1.0μm。
我们采用灵敏度的调节方法如下：
2.3.1 试块法：
表面波灵敏度调节试块见图2：灵敏度的调整每天进行一次。
此外，波形会受手的接触、涂油量的大小等影响。
在调整时应注意排除这些干扰因素。
试块材质为45#或20CrMo等优质锻钢。
调节方法：离探头前端150mm距离处，Ф2×2人工缺陷表面波回波波高基准法。
检测锻钢轧辊直径≤500mm时，Ф2×2/150mm处回波F r= 80%f.s＋6dB；
检测锻钢轧辊直径＞500mm时，Ф2×2/150mm处回波F r= 80%f.s＋12dB。
图2 锻钢冷轧辊表面波探伤灵敏度校验用钢质试块
2.3.2 底波法
将探头置于轧辊辊身中间1000mm位置，将辊身端部的菱角反射波调至20%高，再增益32dB.
3.锻钢轧辊上的探伤操作方法
3.1 对轴向裂纹检测：
轴向探测在辊身中部沿圆周方向涂上5-10mm宽的耦合剂环带，将探头置于其上，波束垂平行辊端面人射。
进行正反两个方向探测。
轧辊辊面操作侧端部任取一点设A点为基准,传动侧端部设B点为终点取一条母线为AB线，涂耦合剂后由A点检测至B点,检查无异常，探头旋转180度由A点检测至B点。
上述的检测无异常，将轧辊表面的耦合剂擦拭干净。
将轧辊转动90度，重复上述步骤的检查。
在轧辊表面两条母线4个方向开展表面波探伤可以100％检查出辊面缺陷。
3.2 对圆周方向发展的裂纹检测：
周向探测在辊身沿轴向涂上两条互成180度的5-10mm宽的耦合剂轴向带，将仪器灵敏度在上述基础上再增益6dB后进行正反两个方向探测。
3.2.1 二纵一环探头扫描方式：
3.2.2 三纵二环探头扫描方式：
5
300
A
A
5
10
A－A
Ra0.8
Ф
2
深
2
219
220
3.2.3 四纵二环探头扫描方式：
根据支撑辊的直径大、小和草状波的情况必要时按四纵二环操作检测。
3.3 探伤表面的状况
轧辊磨削成品检测探伤表面的污迹、油、切削液的痕迹等必须擦拭干净。
轧辊表面太粗糙时会使表面波发生衰减，灵敏度降低。
同时较大的划痕会引起缺陷波。
3.4 探伤位置与表面波传递的方向
表面波从辊身传动侧开始，沿直线方向向辊身操作侧方向传递，为检查出圆周方向的裂纹，探头在移动过程中应作轻微的摆动探头角度避免倾斜裂纹的漏检。
为保证灵敏度，匀速移动，探头移动速度≤150mm/s 。
当视线离开示波屏时，探头不要移动。
4.轧辊缺陷判定
4.1 检测发现异常波时，首先要对异常波部位进行定位：用手指蘸耦合剂，在探头晶片向前传递方向进行测试，当耦合点与异常波重合时，此处即为异常位置，先目视查看能否发现缺陷，目视不能发现的情况下再采用磁粉或着色进行探伤，以发现裂纹。
4.2 缺陷波高不得大于20%，出现此类缺陷，结合磁粉检测后，对于细小热裂发纹或砂轮颗粒划伤可放行使用。
4.3 缺陷波高大于20%时，结合磁粉检测后，轧辊需重新磨削加工，磨削后进行表面波复检，检测无异常后予以放行。
5.结束语
自09年7开始，我厂各机组轧辊已做到磨削后支支进行涡流检测结合表面波复检技术。
使用至今，对事故辊进行表面波探伤可有效控制残余裂纹，取得较好效果。
现已将检测方法推广至我厂所有类型的锻钢轧辊，至今没有出现因缺陷漏检造成在线爆辊及剥落事故，对我厂降低辊耗，提高轧辊磨床的作业效率，提高经济效益起到积极作用。
参考文献
[1]《超声波探伤》，武汉，劳动部中国锅炉压力容器安全杂志社，1995，6-7。