[發明專利]一種用超聲波連續變角入射測定V型輥裂紋深度的方法

有效

• 申請號: 201710005872.0
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN108279269B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 張國星;夏楊青;曹琦;瞿海霞;吳瓊
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01B17/00
• 代理公司: 上海集信知識產權代理有限公司 31254
• 代理人: 周成

本發明公開了一種用超聲波連續變角入射測定V型輥裂紋深度的方法，涉及V型軋輥質量無損探傷技術領域，通過超聲波連續變角入射法測定V型輥裂紋深度，方便快捷地在V型輥斜面上實現對生產現場V型輥的所有可能存在的裂紋深度進行探測。本發明用超聲波連續變角入射測定V型輥裂紋深度的方法，以利于軋輥能否繼續正常使用的前期安全判斷，并為此類軋輥的使用經驗積累提供量化手段，可以解決目前V型輥在槽底的較深裂紋無法快捷方便地在現場實施進行深度探測評價的問題。

技術領域

本發明涉及V型軋輥質量無損探傷技術領域，特別是涉及一種用超聲波連續變角入射測定V型輥裂紋深度的方法。

背景技術

國內條鋼生產廠家生產小方坯采用的異形軋輥大多從國外進口，軋輥經過軋制一定量小方坯產品后，在V型槽底部會出現開裂情況，經過磁粉探傷后的開裂分布形態如圖1所示。其中最深的裂紋大多存在于V型槽底中心位置，且此處裂紋越深，危害越大，有些開裂處，深度可達幾十毫米。由于此類軋輥自重較重，適合的方式應該是在現場原地進行裂紋深度的探測。

對于V型輥的裂紋深度探測，由于受到外形、尺寸、及裂紋深度等情況的限制，使用磁法檢測深度存在一定難度。表面開口裂紋的檢測方法，包括有聲表面波傳播時間測量法、裂縫尖端的端部回波測量法等方法，但是上述檢測方法大多用在平面鋼材上下表面不穿透類型裂紋的開裂深度探測方面。在涉及到衍射信號探測時候，探測形式多采取一對相同參數的超聲傳感器對裂紋兩側進行不同形式的測量，在應用在V型輥靠近V型槽底有弧度的表面時，如果采用類似方法，則需要對超聲傳感器接觸面做出適應被測工件弧面的處理，以利于聲波傳入工件。而V型輥槽底裂紋深淺不定，如果采用諸如端部衍射等方法通常需要固定角度斜探頭入射聲波的方式，由于距離槽底遠近不同，檢測面弧度有所差異，勢必給傳感器制作造成麻煩。同時，上述方法在聲信號微弱的情況下會導致衍射或反射信號難以辨識而不好使用。

發明內容

本發明目的是通過超聲波連續變角入射來測定V型輥裂紋深度，本發明可以方便快捷地在V型輥斜面上實現對生產現場V型輥的所有可能存在的裂紋深度進行探測，以利于軋輥能否繼續正常使用的前期安全判斷，并為此類軋輥的使用經驗積累提供量化手段。

本發明所要求解決的技術問題可以通過以下技術方案來實現：

一種用超聲波連續變角入射測定V型輥裂紋深度的方法，包括以下步驟：

S1、在V型輥斜面上通過水耦合作用，將超聲波入射到軋輥中；

S2、連續改變超聲波入射角度，通過便攜式量角旋轉裝置測量超聲波入射到V型輥斜面上的入射角度θ；角度θ是固定在一定范圍內并連續可變，因為測量前并不知道裂紋深度，也就是裂紋的尖端位置；

S3、逐漸變大超聲波在軋輥中入射角度θ，超聲波在軋輥中折射并與裂紋尖端逐漸靠近，在與尖端相遇時，產生衍射信號，在V型輥斜面另一側，由超聲傳感器探測是否出現相應折射橫波與裂紋尖端C發生衍射作用的信號CE；傳感器可在V型輥另一側斜面上來回移動，以利于接收到出現的聲波衍射信號；

S4、確定入射角度θ，進而確定對應的開裂尖端位置C，在探測到衍射信號情況下，確定裂紋尖端出現超聲衍射信號時候的聲波折射角度α；

S5、結合超聲波入射點與輥面上裂紋處距離S'V、V型輥斷面槽底角度β，計算得出V型輥槽底裂紋深度VC，

進一步地，可精確測量和調節控制入射超聲波在V型輥斜面上的入射角度θ，入射角度θ的調節范圍設定介于水‐鋼的第一臨界角和第二臨界角之間，即14.7°‐27.7°。

進一步地，在裂紋較深的情況下，適宜將將便攜式量角旋轉裝置置于斜面上相對遠離槽底的位置，這樣可以增大折射角度，增強反射信號和衍射信號。