任顯新，李國松

（山東勝利鋼管有限公司，山東 淄博 255082）

0 前 言

X 射線檢驗是螺旋焊管生產(chǎn)過程中一道必須的質(zhì)量檢驗程序。檢驗過程中對于有焊縫缺陷的地方會進(jìn)行彩色標(biāo)識，但仍有部分缺陷到達(dá)精整后無法準(zhǔn)確定位，需要再次進(jìn)入工檢工位進(jìn)行定位標(biāo)識，這就會降低工檢的有效工作效率，導(dǎo)致生產(chǎn)線上焊管擁堵甚至主機停車。在焊管工檢崗位如果能夠準(zhǔn)確定位缺陷距管端的距離，并與X 射線檢測的缺陷彩色標(biāo)識聯(lián)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(jìn)行相關(guān)的修補工作。這樣不僅可以提高主機生產(chǎn)效率，而且提高了相關(guān)崗位人員的工作效率。因此，針對以上問題，本研究設(shè)計了一種焊縫缺陷定位測量裝置，主要包括智能計數(shù)器、編碼器、測量輥以及光電開關(guān)，能夠準(zhǔn)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(chǎn)提供保障。

1 X射線檢出缺陷位置定位測量系統(tǒng)的設(shè)計

1.1 電氣系統(tǒng)的組成與原理

焊縫缺陷定位測量系統(tǒng)由智能計數(shù)器、旋轉(zhuǎn)編碼器、光電開關(guān)及控制電纜等構(gòu)成。智能計數(shù)器是通過讀取編碼器發(fā)出的脈沖信號經(jīng)過處理而得到實際距離的數(shù)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(shù)設(shè)定和報警值設(shè)定，能夠滿足現(xiàn)場測量需要。旋轉(zhuǎn)編碼器選用計數(shù)脈沖為2 000P/R 的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，是一個被劃分成若干個交替透明和不透明扇區(qū)的圓盤，光源放在圓盤的一側(cè)，另一側(cè)放置光傳感器。圓盤旋轉(zhuǎn)時，將測量輥旋轉(zhuǎn)一周的周長轉(zhuǎn)換成脈沖光信號，由光信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出到計數(shù)器相應(yīng)端子。光電開關(guān)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(tài)繼電器輸出型等多種形式。光電開關(guān)的開、閉分別是測量的開始與停止信號，現(xiàn)場需安裝2 個光電開關(guān)，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(tǒng)電氣原理如圖1 所示。

圖1 焊縫缺陷距管端距離測量系統(tǒng)電氣原理

1.2 工檢大車結(jié)構(gòu)與運動分析

工檢大車主要由車身架構(gòu)、直傳托輥、旋轉(zhuǎn)托輥、測量輥及液壓站等組成，其結(jié)構(gòu)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(cè)管端逐漸接近X 射線檢測位置，當(dāng)管端到達(dá)初始值時 （本研究取-400 mm，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況設(shè)定），計數(shù)器開始工作，直到管端達(dá)到X 射線檢測中心位置時，計數(shù)器處于測量起始值（起始值為0）。通過啟動旋轉(zhuǎn)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(dāng)完成管端抓圖后，工檢大車向右運行，進(jìn)行鋼管整體焊縫的X 射線檢驗，此時安裝在大車一側(cè)的測量輥隨其向右運動，測量輥與軌道接觸并同步旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動編碼器旋轉(zhuǎn)發(fā)出光電脈沖信號輸出到智能計數(shù)器的輸入端CP1和CP2，進(jìn)行焊縫缺陷定位測量。

圖2 工檢大車結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 測量工作原理與分析

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

圖3 焊縫缺陷位置測量系統(tǒng)計數(shù)波形圖

2 安裝與調(diào)試

按照設(shè)計對X 射線缺陷位置定位系統(tǒng)進(jìn)行安裝與調(diào)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(zhǔn)確性，需要借助水準(zhǔn)儀進(jìn)行水平度監(jiān)測，保證測量精度。系統(tǒng)安裝完成后，要對實際距離和測量數(shù)值進(jìn)行確認(rèn)和修正，以便保證測量結(jié)果正確，滿足現(xiàn)場需求。首先，通過工檢大車運行，保證旋轉(zhuǎn)托管上的鋼管運行一定距離。然后，用鋼卷尺進(jìn)行實際測量，將實際測量的結(jié)果與計數(shù)器顯示值進(jìn)行比較。起始階段調(diào)校時顯示值與實際值相差很大，根據(jù)理論計算結(jié)果及實際使用情況對計數(shù)器倍率進(jìn)行設(shè)置，采用逼近式方法進(jìn)行調(diào)校，直到滿足測量要求為止。計數(shù)器倍率設(shè)定完成后，測量準(zhǔn)確的前提就是小數(shù)點及計數(shù)頻率選擇要正確，否則測量結(jié)果達(dá)不到預(yù)期效果。調(diào)試后的X 射線缺陷位置定位測量系統(tǒng)實際誤差為±1 mm，精度為 0.1 mm，完全滿足現(xiàn)場的需求。

3 結(jié)束語

在現(xiàn)場工檢設(shè)備的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種X射線缺陷位置定位測量系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)鋼管焊縫缺陷距管端距離的準(zhǔn)確測量，精確度也到達(dá)了預(yù)期的要求。經(jīng)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。