一种基于超声波探伤系统的内毛刺自动监测装置

　　目前，在高频直缝电阻焊钢管(ERW)在线焊接过程中，带钢两侧的熔融金属经过挤压辊挤压后，会在焊缝的内、外表面产生毛刺，外毛刺的清除比较容易，清除质量可以直接用肉眼观察，内毛刺的清除相对比较困难，需要有内毛刺刮刀及其支撑芯棒，清除质量只能在飞锯工序钢管切断以后才能被观察到，国内有些ERW 焊管机组配备有焊缝中频热处理装置，其空冷段的长度一般为60m，在生产过程中一旦出现内毛刺超高，就会造成连续十几根定尺钢管成为降级品;同时钢管内毛刺高度偏高还会干扰缺陷判定，误将内毛刺反射波当作焊缝缺陷反射波，增加了误判和错判的可能性;有些厂家采用工业内窥镜方法，但由于焊接区域工作环境恶劣、钢管表面温度偏高等原因而告失败。还有些厂家为了检测内毛刺，购买了专用的测厚仪，由专门人员在焊缝上手动测试焊缝的厚度、人工判断是否有内毛刺，并且只能离线检测。

　　笔者开发了一种基于超声波探伤系统的内毛刺自动监测装置，此装置安装在在线探伤系统中，在探伤仪自动探伤过程中，采用实时检测钢管上的焊缝区壁厚的方法，以内毛刺自动监测计算机为控制核心，通过内毛刺自动监测软件完成内毛刺自动监测功能。

　　1 基本原理

　　本装置基于超声波自动探伤系统，在系统中增加一个测厚探头架和测厚探头，随着自动探伤车沿着焊缝从钢管的一端走到另一端，由测厚摆动电机带动测厚探头架和测厚探头以焊缝为中心左右摆动，在自动探伤过程中，采用实时检测钢管上的焊缝区壁厚的方法，通过内毛刺自动监测软件进行实时监测内毛刺，并实时显示焊缝厚度曲线，实时与标准焊缝厚度进行比较，如果超出焊缝厚度的上下限，则说明此处为内毛刺，同时有声音报警，并自动生成内毛刺检验结果报告，实现自动监测内毛刺的功能。

　　1.1 内毛刺监测探头装置

　　内毛刺监测探头装置是本装置的关键，它安装在自动探伤系统的测厚探头架上，采用液浸探头作为内毛刺监测探头，固定在探头套上，探头运动方向为在钢管的焊缝上来回摆动，通过介质水，向钢管焊缝上打一束高压波，反射出焊缝的厚度波形，送到内毛刺前置接收放大系统。内毛刺监测探头装置的结构示意图如图1 所示。

　　1.2 焊缝厚度的波形分析

　　内毛刺监测探头波形见图2[1]。其中T 是始波，S1 是第一次界面波，B1 是第一次底波，B2 是第二次底波，B3 是第三次底波，S2 是第二次界面波。

　　1.3 内毛刺计算机采样波形分析原理

　　采用水浸探头在焊缝区域来回摆动后产生的波形通过前置放大后，再由探伤控制中心处理后，传到内毛刺自动监测计算机的采集卡上，采集卡上设有50M采集速率的A/D 芯片9012，把采集的数据通过ISA 总线传输到计算机内，通过自动监测软件采集这些数据，并进行处理。内毛刺计算机采样波形图如3 所示。