CN106404910A - 一种弯管自动检测探伤方法 - Google Patents

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周鑫
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Abstract

本发明公开了一种弯管自动检测探伤方法，涉及热煨弯管自动检测探伤技术领域，本发明采用超声波扫查，机械手带动夹持在探架上的探头从管头处沿弯管中心线进行扫查，探头到达管尾后，腕部轴向旋转轴带动探架旋转180°，接着原路返回管头处；机械手带动探架在弯管周向偏移一个步距，重复上述步骤，直到完成弯管上表面180°的扫查；翻面后进行另外的180°的扫查，最终形成缺陷三维立体图，具有灵敏度高，自动化程度高、设备利用率高等优点。

Description

一种弯管自动检测探伤方法
技术领域
本发明涉及热煨弯管自动检测探伤技术领域，具体地涉及一种弯管自动检测探伤方法。
背景技术
弯曲钢管是油气长输送管道的重要组成部分，长输管道通过许多地形复杂、气候条件恶劣的地区， 因此，在管道敷设中需要使用大口径热煨弯管。近20年来，弯管在国内外大直径、高压油气输送管线中得到越来越广泛的使用。适用于不同工况环境的大直径、厚壁、低温、高压弯管的应用研究也在不断深入，并且取得了一些工程应用成果，弯管的应用领域也越来越广泛。
弯管在使用中受力状态复杂，且在弯制过程中工艺难度大，影响质量性能的因素多，弯管的制造及其质量（包括力学性能和尺寸极限偏差等方面）的优劣，直接影响到油气输送管道的安全、可靠性和投资经济效益。如果安全可靠性差，管道将会发生爆炸破裂，导致生命财产严重受损。造成恶劣的社会影响也是难以估计的；如在弯管制作中产生废品，也将会造成重大的经济损失。因此，对弯管在生产制造过程中采用合理的无损检测方法进行产品质量控制是十分必要的。
无损检测作为弯管生产中必不可少的一个环节，对于在弯管生产过程中及时发现缺陷，保证弯管的生产质量有着重要作用，国家有关部门要求生产企业必须按照产品标准开展高压弯管的检测。目前的检测系统可对直管进行自动连续和点动探伤检测，但是长期以来，在国内相关石油管道生产行业内，弯管无损检测基本都采用人工作业方式进行检测，在工人用手工方式完成磁粉检测后再使用便携式超声检测仪进行检测，对弯管的检测结果仍然停留在经验和各种图表上，不仅过程繁琐，工作量大，检测效率低，而且受制于人的主观性影响，对于检测缺陷的及时发现也存在一定的误判。传统的弯管手动检测方法和检测仪器无论在检测速度还是检测精度上都无法满足企业大批量的弯管生产要求。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的在于针对弯曲钢管检测中普遍使用便携式超声检测仪进行人工无损检测的现状，提供一种弯曲钢管自动探伤方法，技术方案包括以下具体内容：
一种弯管自动检测探伤方法，其特征在于，包括以下步骤：
A:第一载管车将带检测弯管送到检测工位；
B:激光识别机构对弯管仿形定位；
C:机械手带动夹持在探架上的探头从管头处沿弯管中心线进行扫查，探头到达管尾后，腕部轴向旋转轴带动探架旋转180°，接着原路返回管头处；机械手带动探架在弯管周向偏移一个步距，重复上述步骤，直到完成弯管上表面的扫查；
D: 第一载管车离开检测工位，第二载管车进入检测工位，对于第一载管车上的弯管翻转，对第二载管车上的弯管实施步骤C；
E：第一载管车重新进入检测工位，第二载管车离开检测工位，对于第二载管车上的弯管翻转，对第一载管车上的弯管实施步骤C；
F：第二载管车重新进入检测工位，第一载管车离开检测工位，对于第二载管车上弯管实施步骤C；
G：自动生成探伤三维立体图。
进一步地：在步骤B中，激光识别机构对弯管进行扫描，实时显示出弯管的形态并生成三维图，并将相应的数据传给上位机，生成机械手的扫查轨迹。
进一步地：在步骤C中，探架带动探头往复扫查，扫查弯管表面的圆弧角大于180°。
进一步地：在步骤C中，扫查方法为为超声波扫查，采用的探头为横波探头。
进一步地：在步骤C中，机械手上还设置有分层检测探头，分层检测探头负责管端100mm的分层检测。
进一步地：在步骤C中，所述的分层检测探头只在机械手带动横波探头从管头至管尾的过程中才下落进行扫查。
进一步地：在步骤C中，扫查遇到焊缝时，调整步距，探架沿与焊缝平齐并保持25mm的间距移动。
本发明的有益效果：
本发明采用超声波横波进行探伤扫描，具有很高的灵敏度，可以发现弯管内部细小的缺陷；探伤系统的框架为龙门架，检测探伤工位在龙门架的正下方，轨道支撑着载管车在龙门架的下方移动，设置有两个载管车，可以在对第一载管车上的弯管翻面的同时，探伤系统继续为第二载管车上的弯管进行扫查；机械手在机械手横向运行机构上可以左右移动，机械手横向运行机构在龙门架上可以纵向移动，结合机械手本身的结构特点，机械手可以夹持着探头到达龙门架范围内的任意位置，而这些移动都是通过扫描弯管后自动生成的扫查路线，具有效率高、自动化程度高等优点。
附图说明：
图1弯管自动检测探伤系统结构示意图；
图2为机械手结构示意图。
具体实施方式：
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述：
图1示出了一种弯管自动检测探伤系统的结构图，包括龙门架4、机械手横向运行机构3、机械手10、激光识别机构5，所述机械手10滑动设置在机械手横向运行机构3上，机械手横向运行机构3横跨在龙门架上且可沿龙门架4纵向滑动，激光识别机构5设置在龙门架4上且可沿龙门架4纵向滑动。作为优选，弯管自动检测探伤系统还包括载管车，载管车设置两套，分别为载管车1和载管车7，载管车1和载管车7的宽度小于所述龙门架4的横向跨度；龙门架4下方设置的轨道6于载管车1和载管车7匹配，轨道6在龙门架4的下方沿龙门架4的纵向穿过，这里的纵向指的是龙门架4较长的方向，也是机械手横向运行机构3的运行方向。载管车1和载管车7都是依靠设置在载管车底部的电机作为行走的动力。
作为优选，如图2所示，机械手10为四轴机械手，包括大臂摆动轴11、小臂摆动轴12、腕部周向旋转轴13及腕部轴向旋转轴14等四个轴；在本实施例中，采用的机械手10为直角坐标坐标机械手，机械手10根部与机械手横向运行机构3连接，机械手10的端部，也就是机械手3的腕部轴向旋转轴14上设置有探架15，探架15要达到方便拆卸的效果，其作用是是夹持探伤探头。
本实施例中的弯管自动探伤系统的工作过程：
如图1所示，A:第一载管车7将带检测弯管2送到检测工位，载管车7通过轨道6滑进龙门架4的下方检测工位；
B:激光识别机构5对弯管仿形定位；当待检测弯管2到达检测工位后，用此激光识别机构5对弯管进行扫描，实时显示出待检测弯管2的形态并生成三维图，并将相应数据传给上位机，生成机械手10的运动轨迹，运动控制器依照此轨迹控制机械手10进行扫查。
C: 机械手10移动到弯管2管端圆周的外弧+0°处（在图1中为通过弯管2管端面圆心的水平面与管外表面的交点），机械手10带动夹持在探架15上的探头从管头处沿弯管中心线进行扫查，探头到达管尾后，腕部轴向旋转轴14带动探架旋转180°，接着原路返回管头处，这样做的目的是保证横波的双向检测；机械手10带动探架15在弯管2周向偏移一个步距，该步距不能大于探头的有效覆盖宽度，重复上述步骤，直到完成弯管2上表面的扫查；
D: 第一载管车7离开检测工位，第二载管车1进入检测工位，对于第一载管车7上的弯管翻转，对第二载管车上的弯管实施步骤C；
E：第一载管车7重新进入检测工位，第二载管车1离开检测工位，对于第二载管车1上的弯管翻转，对第一载管车7上的弯管实施步骤C；
F：第二载管车1重新进入检测工位，第一载管车7离开检测工位，对于第二载管车1上弯管实施步骤C；
D、E、F步骤的实施，是为了提高探伤系统的利用率，在对待检测弯弯翻面时，探伤系统一直处于运行中。
G：自动生成探伤三维立体图，标识缺陷的位置及大小。
作为优选，在步骤C中，探架15带动探头往复扫查，扫查弯管表面的圆弧角大于180°，为了保证翻面前与翻面后两次扫查之间没有空白的缝隙，翻面前与翻面后两次扫查的圆周角度保证重复2度。
作为优选，在步骤C中，扫查方法为为超声波扫查，采用的探头为横波探头；更进一步地，机械手10上还设置有分层检测探头，分层检测探头负责管端100mm的分层检测。分层检测探头只在机械手10带动横波探头从管头至管尾的过程中才下落进行扫查。
作为优选，在步骤C中，扫查遇到焊缝时，调整步距，探架15带动探头沿与焊缝平齐并保持25mm的间距移动。（因为焊缝探伤时，对于焊缝热影响区的分层检测，已经安排了一组探头进行25mm的覆盖）。
以上所述仅为本发明的较优实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种弯管自动检测探伤方法，其特征在于，包括以下步骤：
A:第一载管车将带检测弯管送到检测工位；
B:激光识别机构对弯管仿形定位；
C:机械手带动夹持在探架上的探头从管头处沿弯管中心线进行扫查，探头到达管尾后，腕部轴向旋转轴带动探架旋转180°，接着原路返回管头处；机械手带动探架在弯管周向偏移一个步距，重复上述步骤，直到完成弯管上表面的扫查；
D: 第一载管车离开检测工位，第二载管车进入检测工位，对于第一载管车上的弯管翻转，对第二载管车上的弯管实施步骤C；
E：第一载管车重新进入检测工位，第二载管车离开检测工位，对于第二载管车上的弯管翻转，对第一载管车上的弯管实施步骤C；
F：第二载管车重新进入检测工位，第一载管车离开检测工位，对于第二载管车上弯管实施步骤C；
G：自动生成探伤三维立体图。
2.根据权利要求1所述的弯管自动检测探伤方法，其特征在于：在步骤B中，激光识别机构对弯管进行扫描，实时显示出弯管的形态并生成三维图，并将相应的数据传给上位机，生成机械手的扫查轨迹。
3.根据权利要求1所述的弯管自动检测探伤方法，其特征在于：在步骤C中，探架带动探头往复扫查，扫查弯管表面的圆弧角大于180°。
4.如权利要求1所述的弯管自动检测探伤方法，其特征在于：在步骤C中，扫查方法为为超声波扫查，采用的探头为横波探头。
5.如权利要求4所述的弯管自动检测探伤方法，其特征在于：在步骤C中，机械手上还设置有分层检测探头，分层检测探头负责管端100mm的分层检测。
6.如权利要求5所述的弯管自动检测探伤方法，其特征在于：在步骤C中，所述的分层检测探头只在机械手带动横波探头从管头至管尾的过程中才下落进行扫查。
7.如权利要求1所述的弯管自动检测探伤方法，其特征在于：在步骤C中，扫查遇到焊缝时，调整步距，探架沿与焊缝平齐并保持25mm的间距。
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