[发明专利]一种用超声波连续变角入射测定V型辊裂纹深度的方法

说明书

本发明公开了一种用超声波连续变角入射测定V型辊裂纹深度的方法，涉及V型轧辊质量无损探伤技术领域，通过超声波连续变角入射法测定V型辊裂纹深度，方便快捷地在V型辊斜面上实现对生产现场V型辊的所有可能存在的裂纹深度进行探测。本发明用超声波连续变角入射测定V型辊裂纹深度的方法，以利于轧辊能否继续正常使用的前期安全判断，并为此类轧辊的使用经验积累提供量化手段，可以解决目前V型辊在槽底的较深裂纹无法快捷方便地在现场实施进行深度探测评价的问题。

技术领域

本发明涉及V型轧辊质量无损探伤技术领域，特别是涉及一种用超声波连续变角入射测定V型辊裂纹深度的方法。

背景技术

国内条钢生产厂家生产小方坯采用的异形轧辊大多从国外进口，轧辊经过轧制一定量小方坯产品后，在V型槽底部会出现开裂情况，经过磁粉探伤后的开裂分布形态如图1所示。其中最深的裂纹大多存在于V型槽底中心位置，且此处裂纹越深，危害越大，有些开裂处，深度可达几十毫米。由于此类轧辊自重较重，适合的方式应该是在现场原地进行裂纹深度的探测。

对于V型辊的裂纹深度探测，由于受到外形、尺寸、及裂纹深度等情况的限制，使用磁法检测深度存在一定难度。表面开口裂纹的检测方法，包括有声表面波传播时间测量法、裂缝尖端的端部回波测量法等方法，但是上述检测方法大多用在平面钢材上下表面不穿透类型裂纹的开裂深度探测方面。在涉及到衍射信号探测时候，探测形式多采取一对相同参数的超声传感器对裂纹两侧进行不同形式的测量，在应用在V型辊靠近V型槽底有弧度的表面时，如果采用类似方法，则需要对超声传感器接触面做出适应被测工件弧面的处理，以利于声波传入工件。而V型辊槽底裂纹深浅不定，如果采用诸如端部衍射等方法通常需要固定角度斜探头入射声波的方式，由于距离槽底远近不同，检测面弧度有所差异，势必给传感器制作造成麻烦。同时，上述方法在声信号微弱的情况下会导致衍射或反射信号难以辨识而不好使用。

发明内容

本发明目的是通过超声波连续变角入射来测定V型辊裂纹深度，本发明可以方便快捷地在V型辊斜面上实现对生产现场V型辊的所有可能存在的裂纹深度进行探测，以利于轧辊能否继续正常使用的前期安全判断，并为此类轧辊的使用经验积累提供量化手段。

本发明所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种用超声波连续变角入射测定V型辊裂纹深度的方法，包括以下步骤：

S1、在V型辊斜面上通过水耦合作用，将超声波入射到轧辊中；

S2、连续改变超声波入射角度，通过便携式量角旋转装置测量超声波入射到V型辊斜面上的入射角度θ；角度θ是固定在一定范围内并连续可变，因为测量前并不知道裂纹深度，也就是裂纹的尖端位置；

S3、逐渐变大超声波在轧辊中入射角度θ，超声波在轧辊中折射并与裂纹尖端逐渐靠近，在与尖端相遇时，产生衍射信号，在V型辊斜面另一侧，由超声传感器探测是否出现相应折射横波与裂纹尖端C发生衍射作用的信号CE；传感器可在V型辊另一侧斜面上来回移动，以利于接收到出现的声波衍射信号；

S4、确定入射角度θ，进而确定对应的开裂尖端位置C，在探测到衍射信号情况下，确定裂纹尖端出现超声衍射信号时候的声波折射角度α；

S5、结合超声波入射点与辊面上裂纹处距离S'V、V型辊断面槽底角度β，计算得出V型辊槽底裂纹深度VC，

进一步地，可精确测量和调节控制入射超声波在V型辊斜面上的入射角度θ，入射角度θ的调节范围设定介于水‐钢的第一临界角和第二临界角之间，即14.7°‐27.7°。

进一步地，在裂纹较深的情况下，适宜将将便携式量角旋转装置置于斜面上相对远离槽底的位置，这样可以增大折射角度，增强反射信号和衍射信号。