工藝與設備

螺旋焊管焊縫X射線檢出缺陷位置定位測量系統設計與應用

任顯新,李國松

(山東勝利鋼管有限公司,山東 淄博 255082)

摘 要:用X 射線工業電視進行焊縫質量檢驗時,為準確定位焊縫缺陷距管端的距離,方便后續工序能夠快速準確地找到缺陷位置,進行缺陷修補,提高工作效率,提出了定位測量系統設計方案。在現有的工作環境、工藝流程和檢驗設備的情況下,根據工檢大車運行狀態,結合現場的實際情況,在工檢大車一側安裝導軌、編碼器及測量輥,通過支架固定在導軌側面,并保證其位置固定不變,測量輥沿著導軌穩定旋轉。工檢X 射線機頭與鋼管一端之間安裝光電開關,該開關量信號能夠及時傳遞給智能計數器,設定初始值及測量相應的長度,測量系統安裝完成后經過多次測量與調試,滿足了現場檢驗要求。

關鍵詞: 螺旋焊管; X 射線工業電視; 缺陷; 定位測量; 智能計數器; 編碼器

0 前 言

X 射線檢驗是螺旋焊管生產過程中一道必須的質量檢驗程序。檢驗過程中對于有焊縫缺陷的地方會進行彩色標識,但仍有部分缺陷到達精整后無法準確定位,需要再次進入工檢工位進行定位標識,這就會降低工檢的有效工作效率,導致生產線上焊管擁堵甚至主機停車。在焊管工檢崗位如果能夠準確定位缺陷距管端的距離,并與X 射線檢測的缺陷彩色標識聯合使用,精整操作人員就能夠快速定位缺陷位置,按照缺陷類型進行相關的修補工作。這樣不僅可以提高主機生產效率,而且提高了相關崗位人員的工作效率。因此,針對以上問題,本研究設計了一種焊縫缺陷定位測量裝置,主要包括智能計數器、編碼器、測量輥以及光電開關,能夠準確測量出焊縫缺陷距管端的距離,并能夠精確到毫米,為螺旋埋弧焊管的高效安全生產提供保障。

1 X射線檢出缺陷位置定位測量系統的設計

1.1 電氣系統的組成與原理

焊縫缺陷定位測量系統由智能計數器、旋轉編碼器、光電開關及控制電纜等構成。智能計數器是通過讀取編碼器發出的脈沖信號經過處理而得到實際距離的數值,可以非常直觀地通過液晶面板顯示。同時,又具有長度補償參數設定和報警值設定,能夠滿足現場測量需要。旋轉編碼器選用計數脈沖為2 000P/R 的增量式旋轉編碼器,是一個被劃分成若干個交替透明和不透明扇區的圓盤,光源放在圓盤的一側,另一側放置光傳感器。圓盤旋轉時,將測量輥旋轉一周的周長轉換成脈沖光信號,由光信號轉換成電信號輸出到計數器相應端子。光電開關輸出回路有NPN 電流電壓輸出型、PNP 集電極開路輸出型、繼電器輸出型和固態繼電器輸出型等多種形式。光電開關的開、閉分別是測量的開始與停止信號,現場需安裝2 個光電開關,一個控制距離測量的開始,同時與另一個交替配合確保測量始終有效。焊縫缺陷距管端距離測量系統電氣原理如圖1 所示。

圖1 焊縫缺陷距管端距離測量系統電氣原理

1.2 工檢大車結構與運動分析

工檢大車主要由車身架構、直傳托輥、旋轉托輥、測量輥及液壓站等組成,其結構如圖2 所示。圖2 中工檢打車向右方運行,托輥上的鋼管右側管端逐漸接近X 射線檢測位置,當管端到達初始值時 (本研究取-400 mm,可根據現場實際情況設定),計數器開始工作,直到管端達到X 射線檢測中心位置時,計數器處于測量起始值(起始值為0)。通過啟動旋轉托輥找到焊縫位置,并配合大車運行指令,完成對管端及焊縫的初始定位。當完成管端抓圖后,工檢大車向右運行,進行鋼管整體焊縫的X 射線檢驗,此時安裝在大車一側的測量輥隨其向右運動,測量輥與軌道接觸并同步旋轉,從而驅動編碼器旋轉發出光電脈沖信號輸出到智能計數器的輸入端CP1和CP2,進行焊縫缺陷定位測量。

圖2 工檢大車結構示意圖

1.3 測量工作原理與分析

焊縫缺陷位置測量系統計數波形圖如圖3 所示。REST 隨時對計數器進行手動歸零,安裝完成后利用該功能進行現場調試,以便滿足測量要求。RST 由光電開關常閉觸點進行控制,用來保證計數器正常的計數測量工作。該測量系統需要進行初始值設定ISET=-400 mm,也就是鋼管右端距X 光機頭中心的距離,數值可根據現場實際情況確定。鋼管在沒有進入工檢測量位置時,兩個光電開關始終閉合,計數初始值始終為-400 mm。當大車運送鋼管達到測量準備位置時,觸發光電開關,此時計數器開始工作。隨著管體運行初始值逐漸遞增,直到管端到達X 光機頭中心時顯示為零。管體繼續運行,此時計數器顯示的數值為X 光機頭中心距管端的實際長度。當鋼管運出工檢工位時,兩個光電開關同時閉合,對RST 進行觸發,計數器重置初始值 (ISET=-400 mm),為下一次測量做好準備。

圖3 焊縫缺陷位置測量系統計數波形圖

2 安裝與調試

按照設計對X 射線缺陷位置定位系統進行安裝與調試,安裝過程中,測量輥軌道的水平度直接影響測量的精度,為保證測量的準確性,需要借助水準儀進行水平度監測,保證測量精度。系統安裝完成后,要對實際距離和測量數值進行確認和修正,以便保證測量結果正確,滿足現場需求。首先,通過工檢大車運行,保證旋轉托管上的鋼管運行一定距離。然后,用鋼卷尺進行實際測量,將實際測量的結果與計數器顯示值進行比較。起始階段調校時顯示值與實際值相差很大,根據理論計算結果及實際使用情況對計數器倍率進行設置,采用逼近式方法進行調校,直到滿足測量要求為止。計數器倍率設定完成后,測量準確的前提就是小數點及計數頻率選擇要正確,否則測量結果達不到預期效果。調試后的X 射線缺陷位置定位測量系統實際誤差為±1 mm,精度為 0.1 mm,完全滿足現場的需求。

3 結束語

在現場工檢設備的基礎上,設計了一種X射線缺陷位置定位測量系統,能夠實現鋼管焊縫缺陷距管端距離的準確測量,精確度也到達了預期的要求。經過實際運行,測量裝置運行可靠,提高了工檢崗位的工作效率。

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Design and Application of Spiral Welded Pipe Weld X-ray Detected Defects Positioning System

Ren Xianxin, Li Guosong
(Shandong Shengli Steel pipe Co., Ltd., Zibo 255082, Shandong, China)

Abstract: During weld quality inspection on X-ray industrial TV, in order to accurately locate the distance of weld defects from the pipe end, facilitate the subsequent process to quickly and accurately locate the location of defects, and repair defects to improve work efficiency, the design scheme of positioning and measurement system was put forward.In this scheme, under the existing working environment, technological process and inspection equipment, according to the running state of the procedure inspection cart and the actual situation on the site, a guide rail is installed on one side of the procedure inspection cart.The encoder and measuring roller are fixed on the side of the guide rail through a bracket, and the position is fixed and the measuring roller rotates steadily along the guide rail.Setting the initial value and measuring the corresponding length, after the installation of the measurement system, it has been measured and debugged for many times, meeting the requirements of field inspection.

Key words: spiral welded pipe;X-ray industrial TV;defect; location measurement; intelligent counter;encoder

中圖分類號: TE973.6

文獻標識碼: B

DOI: 10.19291/j.cnki.1001-3938.2019.9.009

作者簡介: 任顯新 (1984—),男,本科,工程師,主要從事電氣設備技術支持與服務工作。

收稿日期:2019-01-04

編輯:羅 剛

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