一种金属辊子无损探伤方法与流程

1.本发明涉及无损探伤技术领域，具体的，涉及一种金属辊子无损探伤方法。


背景技术：

2.无损探伤是在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，判定被检对象所处技术状态。对于金属内部的探伤方法一般是采用超声波无损探伤，其特点是穿透力强而且检测效率高，检测结果及时，适用范围广。
3.在钢铁厂冶金过程中一般都是通过金属辊子输送或夹持钢坯、钢板、型钢等，由于钢坯是高温状态下形成，尤其是对起夹持作用的辊子，受压力、高温、外界阻力及传递动力的影响，长时间运行后内部会产生开裂缺陷，尤其是空心辊子键槽根部开裂普遍，危害严重，不同深度的开裂会造成不同程度的危害现象。现有技术中使用超声波探测仪有两种探头，一种是直探头、一种是斜探头，两种探头都是通过与辊子表面接触，通过探伤仪接收的波形判断是否存在缺陷，但是由于金属辊子是圆弧面，两种探头都不能很好的与辊子表面接触，造成超声波声能损失严重，不利于甚至不能检测到缺陷，按现有的常规检测技术，符合辊径要求的辊子在最佳状态下，只能检测出存在缺陷长度，但是不能准确定位缺陷，不知道缺陷埋藏准确深度和缺陷面积以及缺陷自身高度，所以一旦检测出缺陷之后，不能评判缺陷危害程度。存在轻微缺陷的辊子可以继续使用的，但是由于不知道缺陷准确深度、位置和面积，其结果是：1、盲目更换，浪费严重；2、继续使用，造成严重设备安全隐患甚至停产。


技术实现要素：

4.本发明提出一种金属辊子无损探伤方法，解决了相关技术中的超声波探伤对金属辊子探测无法准确定位缺陷深度、面积和缺陷自身高度的问题。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种金属辊子无损探伤方法，包括如下步骤
7.s1、准备超声波探伤仪：调试超声波探伤仪，并对超声波探伤仪进行校准；
8.s2、检测金属辊子是否存在缺陷：将斜探头与金属辊子表面抵接，然后移动探头，检测金属辊子是否具有缺陷；
9.s3、找到缺陷的两个端点：发现缺陷后，沿金属辊子轴线方向移动，找到缺陷沿轴线方向的两个端点，并记录超声波探伤仪界面显示的声程、水平距离和深度的数值；
10.s4、对比数据：将步骤s3记录的数值与《金属辊子缺陷深度和弧长对应关系表》中的数值进行比较，找出相应的弧长和深度，其中，弧长为斜探头前端面与缺陷端点到金属辊子圆心之间夹角对应金属辊子外壁的弧长，深度为缺陷端点到金属辊子表面的距离；
11.s5、确定端点的深度位置：找到相应的弧长和深度数值之后，以所述斜探头前端面为第一基准，先根据弧长值人工计算或通过弧长尺在金属辊子表面量出该弧长的另一端点，然后以该端点为第二基准，根据表中深度值使用毫米刻度直尺沿径向测量出相应的深度对应的点位，此时的位置即为缺陷端点；
12.s6、找到缺陷的顶点：在两个缺陷端点之间，沿金属辊子周向移动探头，找到深度最小的两个顶点，并分别记录超声波探伤仪界面显示的声程、水平距离和深度的数值；
13.s7、确定缺陷顶点：重复s4-s5步骤。
14.作为进一步的技术方案，所述《金属辊子缺陷深度和弧长对应关系表》通过如下步骤测得：
15.a1、在与辊子相同直径和材质的对比试块上制作出若干不同深度的人工反射体，并记录在册；
16.a2、调试超声波探伤仪并校准；
17.a3、将所述斜探头与对比试块表面抵接，移动检测人工反射体位置；
18.a4、记录超声波探伤仪检测到不同人工反射体所显示的声程、水平距离和深度；
19.a5、整理记录的人工反射体深度、人工反射体检测时所对应的弧长、超声波探伤仪显示的声程、水平距离和深度，形成表格。
20.作为进一步的技术方案，所述斜探头底部为弧形。
21.作为进一步的技术方案，所述斜探头的k值为0.69。
22.作为进一步的技术方案，所述弧长尺为具有刻度的弧形刻度尺。
23.本发明的工作原理及有益效果为：
24.1、本发明中通过超声波探伤仪对金属辊子进行测量，然后根据《金属辊子缺陷深度和弧长对应关系表》对比数值，可以准确找到缺陷的位置，测出缺陷的高度，计算出缺陷的面积，从而判断金属辊子存在缺陷的危害程度，判断金属辊子是否可以继续使用，避免了金属辊子的浪费和减少对钢铁生产线设备安全隐患；
25.2、本发明中，因为钢铁厂使用相同直径的辊子很多，所以同一种辊径的辊子只需要一个《金属辊子缺陷深度和弧长对应关系表》在检测过程中可以完成对比；
26.3、本发明中采用底部具有弧面的斜探头且匹配合适的k值，避免了超声波声能的损失，从而增加了检测的准确性与稳定性。
附图说明
27.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
28.图1为本发明探头结构示意图；
29.图2为本发明弧长尺结构示意图；
30.图3为本发明对比试块结构示意图；
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
32.如图1～图3所示，本实施例提出了
33.一种金属辊子无损探伤方法，包括如下步骤：
34.s1、组装调试超声波探伤仪，采用斜探头，优选的采用底面为弧形面的斜探头，可
以保证所有的超声波都进入金属辊子内，定位准确；选用的斜探头k值为0.69，可以检测出内径和外径比大于60％的金属辊子轴向缺陷。
35.s2、斜探头弧形面与金属辊子表面抵接，然后移动斜探头，检测金属辊子上是否存在缺陷。
36.s3、若检测到缺陷，按照端点6db法找到缺陷沿金属辊子轴向方向上的两个端点，记录下此时两个端点对应超声波探伤仪上显示的声程、水平距离和深度数值。
37.s4、将记录的数值与《金属辊子缺陷深度和弧长对应关系表》中的数值进行比较，找到相同的数值，就可以得知缺陷距离斜探头弧长和深度。
38.s5、斜探头入射点与缺陷端点到金属辊子圆心夹角对应金属辊子外壁的弧长就是表中记载的弧长，然后通过弧长尺测量出相应的长度，弧长尺测量时是以斜探头前端面为基准，通过弧长尺测量出弧长的另一端点，弧长的另一端点、缺陷端点和辊子圆心在同一直线上，然后通过刻度尺测量出表中记载深度的长度，刻度尺测量时以弧长尺测量出的点为基准点，向金属辊子内壁过圆心直线上测量，此时测量出的点就是缺陷端点的位置；在本步骤中，缺陷的位置可能在金属辊子轴向靠近中间位置，此时可以通过弧长尺测量出弧长的端点，但是测量深度时，只能在金属辊子端面上测量，所以通过弧长尺测量出弧长的端点之后，在沿金属辊子轴线方向找到在金属辊子端面上与弧长端点同一个直线上的点，然后根据这个点使用刻度尺测量出缺陷端点的位置。
39.s6、在两个缺陷端点沿金属辊子轴线方向之间，使用斜探头沿金属辊子周向方向移动，使用端点6db法找到缺陷的顶点，并记录检测到缺陷顶点超声波探伤仪界面显示的声程、水平距离和深度数值；两个缺点顶点是深度最小的点。
40.s7、可以选择重复s4-s5步骤，然后测量出缺陷顶点；因缺陷的深度是准确的，即可计算出缺陷的面积；可为金属辊子是否可以继续使用提供准确依据。
41.本步骤中，因为缺陷可能具有多条，多条缺陷在深度上可能会重叠，也可能不重叠；在找出缺陷两个端点时，如果两条缺陷有重合的位置，无法区分的时候，可以选择将两条缺陷上各取一个端点，测出两个缺陷的最大长度为该缺陷最大长度。按此方法，在金属辊子轴向方向，缺陷两个端点之间的距离为缺陷长度，沿径向方向两个端点的深度减去两个顶点的深度，此时为缺陷自身高度，可以计算出缺陷的面积。
42.本实施例中，通过测量出缺陷的两个端点，可以知道缺陷的具体位置，也知道了缺陷的长度和位于金属辊子中的深度，可以计算出缺陷的面积，从而可以轻松判定金属辊子是否可以继续使用；而且采用底面为弧形面的斜探头，最大程度的保证了所有超声波能量都进入金属辊子内，测量的更加准确；因为钢铁厂使用的相同直径的辊子量很大，所以通过定制标准弧长尺可以快速测量该辊径的弧长，从而快速定位缺陷的位置。
43.s4中的《金属辊子缺陷深度和弧长对应关系表》制备方法如下：
44.a1、先购买或者制作与金属辊子相同直径和材质的对比试块，对比试块的制作符合国家相关标准要求，然后在对比试块上制作出不同深度的人工反射体，人工反射体优选的是直径3mm的长横孔，长横孔轴向与对比试块轴向平行，长横孔长度为25mm；记录缺陷的深度；
45.a2、组装调试超声波探伤仪并校准；
46.a3、将斜探头与对比试块表面抵接，移动检测人工反射体位置；
47.a4、记录超声波探伤仪检测到不同深度人工反射体时所显示的声程、水平距离和深度；
48.a5、整理记录的人工反射体深度、超声波探伤仪显示的声程、水平距离和深度，形成《金属辊子缺陷深度和弧长对应关系表》；例如表格1，记录的300mm直径金属辊子的《金属辊子缺陷深度和弧长对应关系表》：
49.表1《金属辊子缺陷深度和弧长对应关系表》
[0050][0051][0052]
表1仅为示例，可以根据使用者习惯进行设计，只要是可以找到缺陷深度和超声波探伤仪数值显示对应即可。
[0053]
通过本实施例中的方法可以在对比试块上测量出所有缺陷深度对应的超声波探伤仪上显示的数值。
[0054]
优选的，《金属辊子缺陷深度和弧长对应关系表》测量使用的斜探头与金属辊子实际检测使用的斜探头具有相同的k值和频率。
[0055]
本实施例中，通过记载对比试块的中缺陷的深度所对应超声波探伤仪中显示的数值，检测金属辊子的时候，就可以快速找到缺陷的位置。通过表1中记载的数值，可以知道超声波探伤仪检测辊子径向缺陷时，随着缺陷深度的增加，误差值也在增加，而通过本方法可以测量出缺陷的准确位置。
[0056]
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。