轧辊车间常见轧辊探伤方法浅谈

解宝良

（本溪北营钢铁（集团）股份有限公司轧钢厂 117000）

摘 要： 现代轧钢厂中轧辊车间的费用直接决定着轧钢厂成本的高低，轧辊的表面质量直接决定着轧制产品的质量，轧辊的内部质量则决定着轧辊的使用寿命的长短。在竞争越来越激烈的情况下，产品质量高、生产成本低是一个企业能够生存和发展的前提。如何降低成本（轧辊消耗）、提高产品质量（符合轧钢生产线要求的轧辊）成为轧辊车间的一个迫切需要解决的问题。在生产实践中应用合理的轧辊探伤手段（主要是无损探伤）也成为解决这个问题比较快捷有效的途径，并且在各轧钢厂中广泛应用。轧辊车间主要依靠磨床涡流探伤设备、操作人员观察和轧辊管理人员使用磁粉探伤或超声波探伤仪器来监测轧辊存在的裂纹。现在一般都采用自动涡流探伤与手动超声波检测结合进行，更加降低了轧辊缺陷影响的几率。为磨削出合格的轧辊提供了保障。

关键词： 探伤；轧辊；裂纹

常见的探伤方法

常见轧辊探伤方法轧辊的探伤方法主要有以下几种：磁粉探伤、渗透着色探伤、涡流探伤、超声波探伤。下面逐一进行介绍。

1、磁粉探伤

磁粉探伤技术主要被用来测定轧辊辊身表面的裂纹和在辊颈区域的疲劳裂纹、过度的周期负荷或随后产生的正常腐蚀。

磁粉探伤原理：电磁学原理，磁化电流通过铁磁性工件表面形成电磁场，缺陷的存在会切断磁力线，形成漏磁场并吸附磁粉，磁粉堆积形成磁痕，通过观察磁痕来判断缺陷的存在（磁痕实质上就是放大了的缺陷）。

磁粉探伤技术的优点：

（1）确定表面和次表面线形不连续缺陷；

（2）操作和解释相对简单。

磁粉探伤技术的缺点：

（1）只能使用在铁磁体材质上；

（2）局限于表面缺陷的探伤。

2、渗透着色探伤

渗透着色探伤由于使用简单，渗透着色探伤广泛地用于轧辊表面裂纹检查。最常见的是用红色染料，可以用喷雾的方法来施加。与白色的底子相比提供了明显的对比。

渗透着色探伤优点：

（1）不需要电源；

（2）可以探测复杂的形状，指出缺陷的形状和尺寸；

（3）能够显示很少很密的缺陷；

（4）能够探测黑色及有色金属。

渗透着色探伤缺点：

（1）不能探测次表面的缺陷；

（2）表面必须干净无油污而且干燥。

3、涡流探伤

涡流探伤是7O年代开始使用这种方法，此方法是开发并被自动

化的第一个裂纹探伤系统。当表面裂纹存在时，它能给磨工清楚正确

的信号。它也能查明缺陷的位置和裂纹的级别。由于涡流探伤主要用于确定表面裂纹。

涡流检测原理：涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，它适用于导电材料。当把一块导体置于交变磁场之中，在导体中就有感应电流存在，即产生涡流。由于导体自身各种因素（如电导率、磁导率、形状，尺寸和缺陷等）的变化，会导致涡流的变化，利用这种现象判定导体性质，状态的检测方法，叫涡流检测。

涡流探伤的优点：

1、检测时，线圈不需要接触工件，也无需耦合介质，所以检测速度快。

2、对工件表面或近表面的缺陷，有很高的检出灵敏度，且在一定的范围内具有良好的线性指示，可用作质量管理与控制。

3、能测量金属覆盖层或非金属涂层的厚度。

4、可检验能感生涡流的非金属材料，如石墨等。

5、检测信号为电信号，可进行数字化处理，便于存储、再现及进行数据比较和处理。

涡流探伤的缺点

（1）只能在导体材料上探伤；

（2）渗透深度浅；

（3）许多因素如材质的几何形状和渗透性要影响信号。在一些情

况下磁粉探伤残余的磁或其它信号源会导致错誤的读数；

（4）涡流探伤装置有一定的盲区（一般是在探测开始和结束的区域）

4、超声波探伤

近年来，轧辊超声波探伤系统已经普及，如上所述它们已与涡流探伤接合并使用。其主要优点是能探测次表面缺陷以及能探测复合浇注轧辊的结合处的缺陷。一般说来，用耦合晶柱探头对次表层探伤。为了使声波有效地传入轧辊要使用水（油）作为耦合剂。进一步开发了表面波和切面波合成探头，可能会代替涡流探伤。

超声波探伤原理：超声波探伤是利用超声波在物质中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法。超声波探伤具有灵敏度高、探测速度快、成本低、操作方便、探测厚度大对人体和环境无害，特别对裂纹、未熔合等危险性缺陷探伤灵敏度高等优点。但也存在操作者的水平和经验有关缺点。在探伤中，常与其他探伤手段配合使用，提高探伤结果的可靠性。

超声波探伤的优点

（1）可以在很多材质里渗透到相当深度；

（2）能够在次表面探伤；

（3）能够探测很小的裂纹；

（4）在确定裂纹尺寸和深度时相对准确；

（5）便携式可用电池提供能源进行操作；

（6）能够检测内部缺陷的变化。

超声波探伤的缺点

（1）需要好的耦合剂；

（2）需要受过培训的有经验的操作工；

（3）操作工对缺陷要有丰富的知识。

超声波探伤的组成：标准超声波清洗设备由三部分组成：超声波发生器（又称超声波电源）、换能器及其它的辅助设备。

超声波发生器：即我们常说的探伤仪，将低频电转变成 28KHZ以上的高频电信号，通过链接线接到换能器上。

超声波换能器：熟称探头，是一种高效率的换能元件，能将电能转换成强有力的超声波振动，在产生超声波振动时，仿佛是一个小的活塞，振幅很小，约只有几微米。这就是平时我们所说的超声波。

辅助设备：链接线、耦合剂、试块

常用的探头：

2兆表面波探头：用于检测轧辊表面裂纹

2兆的双晶探头：用于检测轧辊工作层厚度

2兆的直探头：用于检测轧辊内部缺陷

2兆45度斜探头：用于检测裂纹深度

超声波探伤可能出现的问题

1、由于超声波会受到被测物体不平整、反射角度度以及多次反射的影响，可能会带来测量数据误差增大。

2、由于超声波有测量盲区的固有特性，因此，如果近距离测量时，当测量位置发生变化而接收到的数据不变时，说明进入了测量盲区。

3、超声波在测量远处物体时，如果没有测量数据返回，可能是超出测量范围，或是测量角度不对。可以适当调整测量角度。

合理的轧辊探伤工艺的优点

1节约成本

（1）未使用轧辊探伤的轧钢厂在修磨轧辊时一般采用开环磨削或车削的方式操作，一般说来这意味着要去掉轧辊表面的一个标准深度，如果缺陷较小，造成了不必要的浪费；如果缺陷较大，可能去除不干净。使用轧辊探测装置后，能确保最小的去除量，正常情况下只为原来的l/3～1/2，避免了不必要的损失，又确保了轧辊的磨削质量。

（2）可以减少轧机停机时间，增加轧辊使用寿命、减少废钢量以及由于在正常操作情况下，裂纹扩展导致的产品质量下降情况。应用合理的轧辊探伤后基本能保证每根轧辊都用到保证的最小尺寸才报废。这样就可以解决以前很多轧辊由于存在内部缺陷检查不出来，造成缺陷扩展，最后发生许多断辊或其它严重影响生产的事故。

2改进质量

使用了轧辊探伤装置意味着可以将轧辊上的缺陷清除干净，同时保证了轧辊机械性能的完整性和表面的光洁度。这样就能够保证不因这些原因使产品的质量降低。

结语

虽然轧辊的探伤方法也有很多种，但是总的来说都是为了将轧辊上各种各样的缺陷去除干净，以保证轧线用辊的表面质量和内部质量的合格，为了达到此目的，现在轧辊探伤向着自动化（安装在轧辊磨床上）、综合化（几种探伤方法联合使用）、专业化（设置专业探伤人员）的方向发展。我们现有的探伤水平還有待提高，我们努力学习掌握更先进的探伤技术和探伤经验。

参考文献

[1]魏国亮.赵振宇、徐胜航、于洋，工业常用无损探伤原理及特点分析[J]，（2008）03-0152-02.

[2]姚培元.无损检测技术[M].北京：航天大学出版社，1983.