冷熱軋在軋制板卷在生產中經常會由于粘鋼、打滑、異物壓入等軋制事故引起表面裂紋缺陷。如果這些輥面裂紋在磨削過程中沒有被徹底的去除，那么在下一次軋制生產軋輥的裂紋源就會引起延伸、發展，最終造成表面剝落，甚至整支軋輥的報廢，造成較大經濟損失。為解決此問題，八鋼冷軋磨輥間使用表面波探傷檢查輥面殘余裂紋。

1.軋輥超聲表面波檢測的作用

1.1 自動表面波檢測裝置結合手工表面波復檢確認，大大提高了對軋輥表面的檢測效率，將缺陷的漏檢率降為最低；

1.2 保證軋輥表面缺陷的準確探測，避免軋輥帶著有害缺陷上機，減少了軋機軋輥事故；

1.3 確定帶傷軋輥的缺陷當量，科學經濟的進行軋輥修磨，以降低軋輥輥耗，從而減少大量生產成本投入；

1.4 通過檢測數據分析為進一步做好軋輥管理，合理選擇軋輥生產廠家和制定軋輥采購周期提供技術手段分析軋輥失效原因，避免類似事故或協助索賠。

2.超聲表面波檢測方法

2.1 表面波檢測原理

表面波是在固體介質表面傳播的一種超聲波波型，由沿波傳播方向的縱波和垂直于波傳播方向的橫波所合成。其質點的振動軌跡為橢圓，具有縱波和橫波的綜合特征，如圖1所示[1]。

表面波的聲速按下式計算：

式中：ν－泊松比      對于鋼  ν= 0.29

     Ct－橫波聲速     對于鋼  Ct = 3230 m/s

由該公式得出軋輥材質的表面波聲速Cr=2990 m/s。

表面波的能量隨著深度的增加而迅速減弱，一般認為表面波擾動有效范圍為兩個波長，這也是表面波可探測的深度范圍。即當采用超聲波頻率f為2MHz時，超聲波長λ= Cr/f =1.495mm，則表面波探測的深度范圍為：2λ≈3mm。

當表面波在軋輥表面傳播時，若遇到表面缺陷，一部分聲能將沿原路返回至探頭，從而可探知缺陷的存在。

2.2 儀器和探頭

我廠使用的鍛鋼軋輥材質為Cr3、Cr5，表層為淬硬層。該材料對表面波的衰減較小，所檢輥面光潔度很高，因此適合采用表面波對缺陷進行檢測。鑒于所用探頭頻率越高，波長越短，有效探測深度就越小，材質衰減也越大，這將使近表面缺陷檢測能力下降。針對我廠鍛鋼冷軋輥選用的表面波晶片為：1-2.5MHz，6×6mm2、13×13mm2探頭，儀器型號為Sitescan250S數字式超聲波探傷儀。

2.3 超聲表面波靈敏度的調節方法

冷軋輥光潔度很高，粗糙度約為Ra 0.6μm～1.0μm。我們采用靈敏度的調節方法如下：

2.3.1 試塊法：

表面波靈敏度調節試塊見圖2：靈敏度的調整每天進行一次。此外，波形會受手的接觸、涂油量的大小等影響。在調整時應注意排除這些干擾因素。

試塊材質為45#或20CrMo等優質鍛鋼。

調節方法：離探頭前端150mm距離處，Ф2×2人工缺陷表面波回波波高基準法。

檢測鍛鋼軋輥直徑≤500mm時，Ф2×2/150mm處回波Fr= 80%f.s＋6dB；

檢測鍛鋼軋輥直徑＞500mm時，Ф2×2/150mm處回波Fr= 80%f.s＋12dB。

 

2.3.2 底波法

將探頭置于軋輥輥身中間1000mm位置，將輥身端部的菱角反射波調至20%高，再增益32dB.

3.鍛鋼軋輥上的探傷操作方法

3.1 對軸向裂紋檢測：

軸向探測在輥身中部沿圓周方向涂上5-10mm寬的耦合劑環帶，將探頭置于其上，波束垂平行輥端面人射。進行正反兩個方向探測。

軋輥輥面操作側端部任取一點設A點為基準,傳動側端部設B點為終點取一條母線為AB線，涂耦合劑后由A點檢測至B點,檢查無異常，探頭旋轉180度由A點檢測至B點。上述的檢測無異常，將軋輥表面的耦合劑擦拭干凈。將軋輥轉動90度，重復上述步驟的檢查。在軋輥表面兩條母線4個方向開展表面波探傷可以100％檢查出輥面缺陷。

3.2 對圓周方向發展的裂紋檢測：

周向探測在輥身沿軸向涂上兩條互成180度的5-10mm寬的耦合劑軸向帶，將儀器靈敏度在上述基礎上再增益6dB后進行正反兩個方向探測。

3.2.1 二縱一環探頭掃描方式：

3.2.2 三縱二環探頭掃描方式：

3.2.3 四縱二環探頭掃描方式：

根據支撐輥的直徑大、小和草狀波的情況必要時按四縱二環操作檢測。

3.3 探傷表面的狀況

軋輥磨削成品檢測探傷表面的污跡、油、切削液的痕跡等必須擦拭干凈。軋輥表面太粗糙時會使表面波發生衰減，靈敏度降低。同時較大的劃痕會引起缺陷波。

3.4 探傷位置與表面波傳遞的方向

表面波從輥身傳動側開始，沿直線方向向輥身操作側方向傳遞，為檢查出圓周方向的裂紋，探頭在移動過程中應作輕微的擺動探頭角度避免傾斜裂紋的漏檢。為保證靈敏度，勻速移動，探頭移動速度≤150mm/s。當視線離開示波屏時，探頭不要移動。

4.軋輥缺陷判定

4.1 檢測發現異常波時，首先要對異常波部位進行定位：用手指蘸耦合劑，在探頭晶片向前傳遞方向進行測試，當耦合點與異常波重合時，此處即為異常位置，先目視查看能否發現缺陷，目視不能發現的情況下再采用磁粉或著色進行探傷，以發現裂紋。

4.2 缺陷波高不得大于20%，出現此類缺陷，結合磁粉檢測后，對于細小熱裂發紋或砂輪顆粒劃傷可放行使用。

4.3 缺陷波高大于20%時，結合磁粉檢測后，軋輥需重新磨削加工，磨削后進行表面波復檢，檢測無異常后予以放行。