钢质无缝气瓶超声波自动化检测系统研究

　　1　概述

　　过去认为,钢质无缝气瓶的最终质量(包括用材、设计、制造和用途等)均可用水压试验来保证。但随着事故的发生可见水压试验不是万能的,无法保证临界缺陷的检出和阻止缺陷的扩展。同时对装有高纯气体或强腐蚀介质的无缝气瓶来说,水压试验后气瓶的清理、置换和干燥也是令人头痛的问题。随着无缝气瓶无损检测技术的发展,超声检测作为一种成熟可靠的技术得到了很好的应用。随着生产规模的扩大和检测技术的不断完善,实现高效可靠的检测方法是发展的目标。以下介绍气瓶超声波探伤自动化检测系统。

　　2　系统组成

　　实现自动化检测整个过程大致分为三大系统:

　　(1)机械工装系统

　　机械系统中主要是驱动工件前进、旋转和驱动探头前进三大部分。

　　(2)多通道探伤及工控系统

　　气瓶检测最常用的方法为横波周向、轴向探伤法。利用纵波倾斜入射到水/钢界面,当入射角适当时,可在气瓶内实现纯横波检测,水层厚度的选择应为钢中横波全声程的一半以上,经计算得到,356气瓶的水层应选择为30mm,219气瓶的水层应为10mm。如图1所示。

　　径向缺陷检测是使探头与钢管的轴线成一定角度斜入射,波形转换后,使横波沿轴线方向传播,检测径向缺陷。考虑水/钢界面声压往复投射率,使入射角为16°,透射率最高接近17%。如图2。

　　轴向缺陷的检测采用偏心入射的方式,波形转换为横波周向扫查。偏心距离x的计算符合0·251R≤x≤0·458r,一般取平均值(0.251R+0·458r)/2,其中R为外半径,r为内半径。如图3。

　　每通道平均脉冲频率为1kHz。按晶片尺寸为10mm、最大的钢瓶直线段长度为660mm、覆盖率为15%来计算:

　　探头扫查完直线段所转的圈数为:

　　可见,在该条件下探伤,钢瓶旋转应该以较小规格的为参照。这样,对于转速较快的钢瓶,平均每毫米发射了多次超声脉冲,提高了精度,有利于探伤。

　　(3)探伤系统

　　气瓶超声探伤设备(图4),整个系统硬件部分包括控制室和检测现场两部分,控制室内为设备的操作间,所有的操作均可以在这里完成,可以实现自动/手动操作,检测现场也安装了手动操作开关,便于调试和检修。

　　主机通过协议与多通道探伤仪进行通讯,实现采集数据、分析、处理、储存、显示等功能。

　　a)软件采用图形化界面(图5),根据需方提供图5　气瓶超声探伤设备探伤软件主界面的标样(按标准制作)进行门位报警设置。

　　b)实时记录波形,对有缺陷的钢瓶储存波形,供以后调用察看。