冷轧辊超声波探伤(4)

2019-01-05 11:04

11.5)dB=Φ2+4dB=Φ2.5mm。另外,为了能快速地心算出不同缺陷平底孔当量之间以及不同缺陷当量和缺陷波高之间的dB值关系,我们也推荐记住下面三个表中的数字:表2缺陷当量ΦF/基准当量ΦR的dB值12 7 5 4 3 3 2 2 2缺陷当量ΦF/基准当量Φ1 1 2 3 4 5 6 7 8 910总dB差值0 12 19 24 28 31 34 36 38 40表3缺陷当量ΦF/基准当量ΦR的dB值4 3 3 2 4 3 3 2 2缺陷当量ΦF/基准当量Φ1 1 1.25 1.5 1.75 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5总dB差值0 4 7 10 12 16 19 21 24 26表4缺陷波高/基准波高的dB差值6 3.5 2.5 2 1.5 1.5 1 1 1缺陷波高/基准波高的比值1 2 3 4 5 6 7 8 9 10总dB差值0 6 9.5 12 14 15.5 17 18 19 20使用上述三个表格,在实际探伤中可快捷地对于缺陷当量数值进行换算。在实用中能得到足够的精确度。

【例四】Φ600mm冷轧辊按国标进行探伤,以声程600mm的轧辊健全底波PB=20%屏高为基准底波,起始灵敏度为Φ2当量。现:a.发现在离轧辊表面300mm深处有一缺陷,其波高PF=60%屏高,请估算其缺陷当量;b.又在轧辊表面下150mm深处发现一缺陷波,PF=100%+4dB,请估算其缺陷当量;c.在400mm深处发现有一缺陷,其波高PF=80%屏高,问此缺陷当量大小为多少?

〖解〗心算:a.缺陷波高60%比基准波高20%,按表(4),缺陷与基准波高相比高9.5dB;另外,按表1,缺陷声程300mm(50%)比基准声程600mm(100%)的声程衰减量为-12dB,故实际缺陷当量为ΦF=Φ2+(9.5-12)dB=Φ2-2.5dB,按表3,该缺陷当量略小于Φ1.75。探伤中可不计。心算b.缺陷波高100%+4dB比基准波高20%要高14+4

=18dB;缺陷声程150mm(25%)的声程衰减量为-(21+3)=-24dB,故该缺陷的当量为Φ2+(18-24)dB=Φ2-6dB=Φ1.4,探伤中也可不计。心算c.此缺陷波高80%比基准波高20%高12dB;缺陷声程400(67%) 的声程衰减量为-(6+1)dB,故该缺陷的当量为Φ2+(12-7)dB=Φ2+5dB=Φ2.5+1dB,即略大于Φ2.5当量。

在用辊的无损检测主要是表面及近表面的缺陷检测,这些缺陷主要是在使用中产生的。冷轧辊在使用中,辊面因与轧件及支承辊周期性的接触而引起辊面的硬度升高和接触疲劳并产生细小的疲劳裂纹;此外,冷轧辊经常会由于轧制时的堆钢、打滑、粘钢、异物咬入等事故以及磨削时的烧伤,使辊面受到热冲击而产生热裂纹。这些裂纹缺陷在辊面的修磨中应被彻底去除。如果辊面在修磨中,裂纹未经磨净,则残余的裂纹缺陷将在随后的使用中在交变的轧制负荷下向辊面皮下扩展。经过一段时间的疲劳裂纹发展,通常将导致辊身带状疲劳剥落而致废,造成重大经济损失。日本方面有关研究指出,在一定条件下,辊面未磨净的残余裂纹长度达到0.2mm时,就有可能最终引起辊身带状剥落。我们知道,轧辊总消耗由正常辊耗和非正常消耗两部分构成。近年来,宝钢的冷轧辊辊耗约为日本同类型企业的一倍左右,其中的正常辊耗水平与日本的相似,之所以总辊耗比日方高得多,原因就是宝钢的非正常辊耗包括轧辊的剥落、断裂致废及因事故导致的无效磨削比日方高了很多。这些年来的在用轧辊检测实践表明,在用辊的有计划和定期检测,对消除和减少轧辊的剥落、爆辊及断辊等恶性事故,降低轧辊的无效磨削提高轧辊的使用效能,起到了

关键性的作用。在用辊的表面检测目前主要为涡流检测(ET)、超声表面波检测(UT)和磁粉检测(MT)三种。 3.1 轧辊的涡流检测法

涡流检测法由于具有高速度、低消耗、易于实现自动化、探头不直接接触轧辊及无需耦合剂等特点,加上对辊面的硬度变化和表面细小裂纹的检测灵敏度高等优点而被广泛用于轧辊的在役检测。目前在用辊的自动检测,多采用在磨床上附加安装ET设备来进行。ET的基本原理是电磁感应原理。使用一个激励线圈在被检工件表面产生交变磁场,该变化的磁场又在工件表面感应出涡流。当工件中存在某一缺陷时,它将使磁场和涡流产生畸变,反映到探测线圈上则是使其阻抗发生变化。通过检测线圈的涡流信号,就可将上述缺陷引起的变化检测出来,从而起到探伤作用。宝钢几个冷轧厂的磨辊车间为配合磨床对轧辊的修磨,都使用涡

流检测设备进行轧辊的在役检测。检测实践表明增添涡流检测后,轧辊的剥落、损坏事故大为减少。我们知道,任何一项无损检测技术都有其局限性。实践检测中影响涡流检测结果的因素较多,例如轧辊显微组织中较多的游离合金碳化物,特别是高速钢组织中的粗大碳化物 等都能对涡流信号产生影响而产生误判,从而增加了无效修磨量,造成浪费。另一方面,在实际检测中,微细的辊面疲劳裂纹在ET时发生漏探而造成过轧辊剥落事故。其原因可能与此种微裂纹产生的微弱涡流信号与上述碳化物信号相似而造成的。目前,为保证检测准确无误,采用增加超声表面波检测以及磁粉探伤来确认缺陷的真实性,取

得了很好的效果。 3.2 超声表面波检测

轧辊的ET检测技术是欧洲开发的,欧洲用得较多,而日本则多采用超声表面波检测技术。随着多年的生产和检测实践及对轧辊的表面质量要求的日益提高,国内外大多已将此两种技术联合使用,以取长补短。用超声表面波检测弥补涡流检测对浅表裂纹的发现能力,用涡流检测法来发现锻钢冷轧辊表面的软点,这又是超声检测技术所无能为力的。表面波因其发现者而命名为瑞利波,它只在厚度远大于波长的固体表面很浅的表层上传播,具有纵波和横波的双重性质,是纵波和横波的合成。作表面波振动的固体质点运动轨迹为在垂直于介质表面并与波传播方向平行的平面上的椭圆。表面波的振幅随着离表面深度的增加而迅速衰减,实际上离表面深度一个波长以上的部位质点振动振幅已很微弱(一个波长深处质点的振动能约为表面处的4%)。因此,用表面波进行探伤时,一般只能发现金属介质表面两个波长深度范围内的缺陷,但它对表面上的缺陷十分灵敏,其分辨力优于横波和纵波。当遇到表面或近表面裂纹时,部分声波在缺陷处仍以表面波的形式被反射,并沿物体表面返回。利用此特性,表面波可用以检测表面和近表面的缺陷。不同形状的缺陷对表面波的反射能力明显不同。对于暴露在表面上有尖锐棱角的缺陷,有较大的反射能力。当棱边的曲率半径较大(约大于五个波长)时,表面波甚至可全部通过而没有反射,继续前进,直至下一个较尖锐的棱边处才反射回来。随着缺陷埋藏深度的增加,反射能力将迅速下降。某冷轧厂使用表面波检查在役工作辊

修磨前后的表面裂纹,取得明显效果。使用表面波检查后,防止了带有残余表面裂纹的轧辊进入生产线,从而有效地消灭了由此导致的轧辊剥落和爆辊事故。使用表面波检查时应注意: ·轧辊表面清洁度对检查的影响

传播表面波的表面附着油层时,表面波几乎完全衰减。这是因为表面波传播和振动状态的理论,是对固体介质的一侧为真空或空气时才成立,如附有油层,则表面波的垂直分量向油层辐射,从而使其衰减。极薄的油层对表面波的传播基本上没有什么影响,粘附于轧辊表面的油污、铁锈、水垢以及与材料表面相接触的其他物体,甚至灰尘对表面波也有强烈的衰减作用。因此,要将检查表面清除干净。 ·表面粗糙度和材料显微组织的影响

工件表面粗糙度对表面波的传播有明显的影响。粗糙的表面不但使声耦合不良,而且在传播过程中容易发生波的散射,使表面波衰减增大。因此表面粗糙度值低的可采用高频探测,表面粗糙高的应采用低频探测。由于表面波的波长较短,粗晶材料的晶界对表面波有明显的衰减作用,其晶粒度大小与所用表面波波长λ的比值越大,衰减作用越大。对于粗晶材料采用较低频率的表面波探测为宜。 ·材料厚度要大于表面波波长

当材料厚度小于波长的两倍时,衰减显著增加。 ·工件表面曲率的影响

表面波在凸圆柱面上的传播速度大于平面上的传播速度;凹弧面上的传播速度低于平面上的声速,并使衰减增大。


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