焊管X 射線檢測(cè)設(shè)備的改進(jìn)設(shè)計(jì)

杜健輝，黃杰生

（番禺珠江鋼管有限公司，廣東 廣州 410450）

X 射線檢測(cè)是焊管生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的一種無(wú)損檢測(cè)方法，對(duì)于提高焊管質(zhì)量及其可靠性起著重要作用。在焊管進(jìn)行X 射線檢測(cè)時(shí)，要求圖像接收器和探臂前端的放射源垂直布置，運(yùn)管小車運(yùn)送焊管使焊縫通過(guò)放射源和圖像接收器之間，實(shí)現(xiàn)焊縫的全長(zhǎng)檢測(cè)［1-2］。要獲得清晰的焊縫圖像，要求圖像接收器位置和探臂前端的放射源位置穩(wěn)定可調(diào)，故其設(shè)備的性能將直接決定檢測(cè)質(zhì)量的好壞［3-5］。

焊管的規(guī)格和長(zhǎng)度覆蓋范圍很大，這就要求探臂和圖像接收器的調(diào)整裝置在高度和水平度具有較大的調(diào)整范圍和較高的定位精度，探臂能順利伸入焊管中，進(jìn)行微量調(diào)整［6-8］。圖像接收器能根據(jù)X射線檢測(cè)需求，調(diào)整與焊縫的距離，從而獲得良好的X 射線實(shí)時(shí)成像效果?，F(xiàn)有的圖像接收器升降裝置為懸掛式，圖像接收器通過(guò)輥筒鐵鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)懸掛于X 射線房中，通過(guò)輥筒旋轉(zhuǎn)來(lái)提高或降低圖像接收器高度，這種方式穩(wěn)定性不足，圖像接收器容易擺動(dòng)，造成圖像不清晰［9-13］。配重式手動(dòng)絲桿調(diào)節(jié)探臂升降裝置，前端安裝射線管，后端連接配重塊，中后部安裝調(diào)整器和底座，調(diào)整調(diào)整器的轉(zhuǎn)軸，調(diào)整探臂的高度和水平度，這種方式定位困難，依靠人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)幅度受限且勞動(dòng)強(qiáng)度大，不能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)設(shè)備的自動(dòng)化。

為從根本上解決此問題，實(shí)現(xiàn)焊管X 射線檢測(cè)設(shè)備的自動(dòng)化，在番禺珠江鋼管（連云港）有限公司COE 焊管生產(chǎn)線上對(duì)該裝置重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)，收到了較好的使用效果。

1 X 射線檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備組成

焊管的X 射線檢測(cè)系統(tǒng)一般包括實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)和機(jī)械控制兩部分，如圖1 所示。

圖1 焊管的X 射線檢測(cè)系統(tǒng)示意

1.1 實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)

焊管的X 射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)包括射線源和圖像接收器，當(dāng)焊管焊縫通過(guò)射線源和圖像接收器之間，X 射線透照焊管的焊縫，在圖像接收器上生成可見光圖像，通過(guò)顯示屏上的圖像，評(píng)定焊縫質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)焊縫缺陷［7］。

1.2 機(jī)械控制部分

機(jī)械控制部分負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)的輔助動(dòng)作，一般布置在X 射線房?jī)?nèi)。射線源安裝于探臂前端，圖像接收器安裝于圖像接收器升降裝置上，焊管置于運(yùn)管小車的旋轉(zhuǎn)輥上，通過(guò)控制運(yùn)管小車，實(shí)現(xiàn)焊管焊縫的全長(zhǎng)動(dòng)態(tài)或靜態(tài)檢測(cè)。根據(jù)焊管規(guī)格（直徑、壁厚）的不同，圖像接收器、焊管焊縫、放射源之間的間距不相同，要根據(jù)實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行操作，從而獲得良好的圖像，這就要求圖像接收器和射線源的高度有較大的調(diào)整范圍，以滿足實(shí)際檢測(cè)需要。

2 圖像接收器升降裝置的設(shè)計(jì)改進(jìn)

2.1 懸掛式圖像接收器升降裝置

懸掛式圖像接收器升降裝置結(jié)構(gòu)如圖2 所示。其中，圖像接收器安裝平臺(tái)用于安裝固定圖像接收器；滾筒負(fù)責(zé)收卷和開卷鏈條，從而實(shí)現(xiàn)圖像接收器的升降；減速機(jī)負(fù)責(zé)提供滾筒旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力。

該裝置現(xiàn)存問題有：①由于通過(guò)鏈條懸掛，升降裝置在升降過(guò)程中，容易造成圖像接收器的晃動(dòng)；②升降不平衡，由于滾筒收卷和開卷鏈條，容易造成圖像接收器水平度較差；③維修困難，由于電機(jī)和輥筒都懸掛于半空，給維修帶來(lái)不便。

采用側(cè)立式垂直升降的結(jié)構(gòu)，可以從根本上解決圖像接收器升降不平衡和晃動(dòng)的問題。

2.2 側(cè)立式圖像接收器升降裝置

側(cè)立式圖像接收器升降裝置由檢測(cè)臂、連接座和升降裝置組成，如圖3 所示。

圖2 懸掛式圖像接收器升降裝置結(jié)構(gòu)示意

圖3 側(cè)立式圖像接收器升降裝置結(jié)構(gòu)示意

其中，檢測(cè)臂用于連接機(jī)架，安裝圖像接收器；升降裝置包括直線導(dǎo)軌、鏈輪和直線導(dǎo)套副等部分，根據(jù)進(jìn)管的直徑和壁厚狀況利用減速機(jī)帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)鏈傳動(dòng)調(diào)整檢測(cè)臂的高度位置。直線導(dǎo)軌和直線導(dǎo)套副起導(dǎo)向作用，使檢測(cè)臂沿著垂直地面的方向上升下降，升降過(guò)程平穩(wěn)，快速。但側(cè)立式圖像接收裝置安裝占用的空間相對(duì)較大，而且對(duì)于防護(hù)空間要求較大。

2.3 小 結(jié)

經(jīng)過(guò)設(shè)備調(diào)試運(yùn)行，改進(jìn)后的裝置主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1） 懸掛式改為側(cè)立式的升降裝置，加入配重塊，因此圖像接收器升降裝置的穩(wěn)定性得到提高，解決了圖像接收器不平衡的問題。

（2） 調(diào)整簡(jiǎn)單方便，縮短了管徑調(diào)整時(shí)的輔助時(shí)間，提高工作效率。

（3） 設(shè)備維修方便，由于側(cè)立式占用的空間相對(duì)較大，設(shè)備維修可使用的空間亦較大。

3 探臂升降裝置的設(shè)計(jì)改進(jìn)

3.1 配重式手動(dòng)絲桿調(diào)節(jié)探臂升降裝置

配重式手動(dòng)絲桿調(diào)節(jié)探臂升降裝置結(jié)構(gòu)如圖4所示。通過(guò)調(diào)節(jié)手動(dòng)調(diào)節(jié)絲桿，實(shí)現(xiàn)不同管徑焊管的X 射線檢測(cè)。

圖4 配重式手動(dòng)絲桿調(diào)節(jié)探臂升降裝置結(jié)構(gòu)示意

該裝置現(xiàn)存問題有：①需要人工調(diào)整升降高度，勞動(dòng)強(qiáng)度大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；②定位困難。為解決這一問題，采用雙螺旋升降器探臂升降裝置，從根本上解決了圖像接收器升降不平衡和晃動(dòng)的問題。

3.2 雙螺旋升降器探臂升降裝置

雙螺旋升降器探臂升降裝置主要由探臂和升降平臺(tái)兩部分組成，結(jié)構(gòu)如圖5 所示。探臂前端裝有射線發(fā)射器，與圖像接收器升降裝置上接收器平行。

圖5 雙螺旋升降器圖像接收器升降裝置結(jié)構(gòu)示意

雙螺旋升降器探臂升降裝置的工作過(guò)程：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)探臂和制管規(guī)格的狀況，通過(guò)調(diào)整前后兩個(gè)螺旋升降器上升下降的高度實(shí)現(xiàn)上下調(diào)整，并配合調(diào)整探臂上的射線發(fā)射器的角度，獲得清晰的畫面。

3.3 小 結(jié)

經(jīng)過(guò)設(shè)備調(diào)試運(yùn)行，改進(jìn)后的裝置主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1） 加入減速機(jī)和螺旋升降器，設(shè)備能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；

（2） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，螺旋升降器升降平穩(wěn)；

（3） 去除配重箱，減少了空間占用；

（4） 調(diào)節(jié)范圍大，可滿足不同規(guī)格焊管的探傷需求；

（5） 調(diào)整便利，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。

4 改進(jìn)設(shè)計(jì)后的焊管X 射線檢測(cè)設(shè)備

4.1 工作過(guò)程

（1） 根據(jù)焊管的直徑，調(diào)整雙螺旋升降器探臂升降裝置，快速調(diào)整X 射線機(jī)上升到合適位置。

（2） 橫送小車橫送焊管，把焊管放到運(yùn)管小車的旋轉(zhuǎn)輥上，此時(shí)位置為運(yùn)管小車初始位置。

（3） 橫送小車離開運(yùn)管小車軌道位置后，運(yùn)管小車沿著軌道快速進(jìn)入X 射線房，此時(shí)檢測(cè)門必須完全打開。

（4） 運(yùn)管小車行進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)X 射線房?jī)?nèi)的視頻監(jiān)控合理調(diào)整運(yùn)管小車上的旋轉(zhuǎn)輥，使焊縫正對(duì)上方。

（5） 當(dāng)傳感器檢測(cè)運(yùn)管小車和焊管完全進(jìn)入X射線房，檢測(cè)門自動(dòng)關(guān)閉。

（6） 圖像接收器升降裝置附近設(shè)置兩個(gè)傳感器，當(dāng)運(yùn)管小車被第一個(gè)傳感器檢測(cè)后，運(yùn)管小車減速，然后到焊縫檢測(cè)裝置中的圖像接收器下方由第二個(gè)傳感器檢測(cè)后停止，進(jìn)入檢測(cè)過(guò)程。

（7） 檢測(cè)檢測(cè)門是否完全關(guān)閉，若關(guān)閉，開始X 射線檢測(cè)過(guò)程，運(yùn)管小車以檢測(cè)速度運(yùn)行，直到焊管檢測(cè)完成。

（8） 在X 射線檢測(cè)的極限位置設(shè)有兩個(gè)傳感器，一個(gè)負(fù)責(zé)運(yùn)管小車的減速，一個(gè)負(fù)責(zé)小車的停止，以防運(yùn)管小車與雙螺旋升降器探臂升降裝置發(fā)生碰撞造成損壞。

（9） 當(dāng)焊管檢測(cè)完畢，關(guān)閉X 射線機(jī)，運(yùn)管小車以高速往初始位置方向行走，同時(shí)檢測(cè)門開始打開，當(dāng)運(yùn)管小車接近檢測(cè)門附近的傳感器時(shí)再次檢測(cè)檢測(cè)門是否完全打開，如果沒有完全打開，運(yùn)管小車緩慢停止，待檢測(cè)門完全打開后，運(yùn)管小車高速行走至初始位置，同時(shí)檢測(cè)橫送小車位置，確保兩車不發(fā)生碰撞。

（10） 初始位置附近設(shè)置兩個(gè)傳感器，運(yùn)管小車遇到第一個(gè)傳感器后，開始減速，到達(dá)初始位置后，完全停止。

4.2 小 結(jié)

該焊管X 射線檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1） 穩(wěn)定檢測(cè)質(zhì)量，自動(dòng)化設(shè)計(jì)可以快速調(diào)節(jié)圖像接收器升降裝置和探臂升降裝置，升降調(diào)節(jié)穩(wěn)定，使檢測(cè)在最佳工況下運(yùn)行，保證檢測(cè)質(zhì)量。

（2） 減少輔助時(shí)間，提高工作效率。由于自動(dòng)化生產(chǎn)，可以穩(wěn)定運(yùn)行工況，提高檢測(cè)效率。

（3） 減少維修時(shí)間，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。采用自動(dòng)化設(shè)計(jì)后，工況穩(wěn)定，從而減少不正常的操作和事故停機(jī)，提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率和有效運(yùn)轉(zhuǎn)周期。

5 結(jié) 語(yǔ)

X 射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)設(shè)備的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，直接影響檢測(cè)工位的工作質(zhì)量和效率。通過(guò)對(duì)其中的圖像接收器升降裝置和探臂升降裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，重新設(shè)計(jì)焊管X 射線檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)行流程，改進(jìn)后的設(shè)計(jì)能根據(jù)管徑和壁厚進(jìn)行快速調(diào)整，調(diào)整便利，運(yùn)行平穩(wěn)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，具有良好的推廣前景。

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