CN114799769B - 一种焊接钢管的制造工艺及外观检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢管焊接技术领域，公开了一种焊接钢管的制造工艺及外观检测装置，包括焊接原材料的选取、钢板成型、焊接前的检验、焊接、焊接后的热处理、焊接后的表面处理、外观检验、探伤和渗透检测、缺陷部位的清除与修整、产品的性能测试、清洁和防锈处理以及产品包装。本发明根据原料和原料所需加工工艺的不同，选取合适的焊接方式，确保焊接方式适合原料，以防止焊接焊层的脱落等影响，使得焊接钢管的焊接区域稳定性更高；采用多道检测手段，通过外观检验、通过探伤和渗透检测以及产品的性能测试，筛选出符合要求的焊接钢管；以充分防止产出的焊接钢管具有外观、强度和内伤等缺陷，筛选出不合格钢管进行处理，保证出厂的钢管的良品率。

Description

一种焊接钢管的制造工艺及外观检测装置

技术领域

本发明涉及钢管焊接技术领域，具体为一种焊接钢管的制造工艺及外观检测装置。

背景技术

随着优质带钢连轧生产的迅速发展以及焊接和检验技术的进步，焊缝质量不断提高，焊接钢管的品种规格日益增多，并在越来越多的领域代替了无缝钢管。焊接钢管比无缝钢管成本低、生产效率高。而作为精密级的焊接钢管，在耐磨性、表面硬度、抗拉强度等方面均具备了较高性能，甚至可以完全取代无缝钢管使用。

现有的焊接钢管工艺，对不同原料的焊接钢管采用相同的焊接方式，不适用于不同种类的原材料对应的工艺要求；并且现有的焊接钢管工艺，检测流程较少，难以准确对焊接钢管进行准确的外观和性能性测试，容易使得产品出厂质量较低，不符合对出厂产品质量的需求。

现有的对焊接钢管的检测过程，尤其是对于外观的检测上，多采用人工进行检测，人工检测容易产生疲劳，检测效果容易产生波动；此外也有采用视觉和机器学习的方式对钢管进行视觉检测，但是由于焊接产生的表层存在反光等异常现象，影响视觉图像的获取及钢管表面光洁度测试，容易产生误判等问题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种焊接钢管的制造工艺及外观检测装置，具备焊接流程精准、焊接检测项目能够准确对产品进行评估、产品的外观检测效果好等优点，解决了相同的焊接工艺难以适应不同的原材料、检测项目较少难以满足对产品质量的需求、现有的检测技术难以准确对钢管表面缺陷进行检测的问题。

(二)技术方案

为解决上述相同的焊接工艺难以适应不同的原材料、检测项目较少难以满足对产品质量的需求、现有的检测技术难以准确对钢管表面缺陷进行检测的技术问题，本发明提供如下技术方案：一种焊接钢管的制造工艺，包括如下步骤：

S1、焊接原材料的选取：选择合适种类的钢种、合适厚度的钢板；

S2、钢板成型：将钢板纵剪后辊弯成型，产出带有缝隙的钢管；

S3、焊接前的检验：检验钢管是否符合焊接的需求，并检验焊接环境是否符合焊接的需求；

S4、焊接：根据钢材的种类和钢管的厚度不同选取合适的焊接方式；

S5、焊接后的热处理：按照ASTM规范规定的热处理制度对焊接后的钢管进行热处理；

S6、焊接后的表面处理：对钢管表面进行喷砂除锈处理；

S7、外观检验：检验钢管的尺寸和公差，检查钢管是否具有表面缺陷，并对钢管的光洁度进行检测，筛选出符合外观检验要求的钢管；

S8、探伤和渗透检测：超声探伤、磁粉探伤、射线检测和渗透检测对钢管进行再次检测，并筛出无内部缺陷、无渗漏的钢管；

S9、缺陷部位的清除与修整：对S7步骤中不合格的产品，采用修磨或机加工对钢管表面缺陷进行清除，清除后再对修磨表面进行磁粉探伤或渗透检测；

S10、产品的性能测试：对合格的钢管进行产品性能测试，筛选出产品性能符合要求的焊接钢管；

S11、清洁和防锈处理：对产品表面进行清洁，并通过可清除防锈手段进行防锈处理；

S12、产品包装：采用塑料封帽的方式保护端部坡口。

优选地，S3步骤包括：

S3.1、待焊接钢管的检验：选取出坡口、组合错边量、圆度、直线度均复合焊接需求的钢管；

S3.2、焊接设备的检验：检查焊机的完好性、焊接材料的牌号及规格、焊条保温桶的温度；

S3.3、焊接环境的检验：焊接环境需高于－10℃，并且焊件温度保持在+5℃以上。

优选地，S4步骤中的焊接方式有定位焊、双面清根焊和多道焊，根据所需焊接的焊缝大小和焊缝厚度选择定位焊、双面清根焊和多道焊中的一种；

当焊缝大小大于10mm，且焊缝厚度小于5mm时，采用定位焊，其中，定位焊采用在正式焊接过程中能够彻底清除的方式进行焊接；

当焊缝大小小于10mm时，采用双面清根焊，其中，双面清根焊采用碳弧气刨进行清根，并且在焊接过程中使用挡板保护产品邻近表面，并对清根坡口边缘进行打磨清理；

当焊缝大小大于10mm，且焊缝厚度大于5mm时，采用多道焊，其中，多道焊在完成一条焊道后，对焊渣和缺陷进行打磨清理后，再焊接下一条焊道。

优选地，S7步骤包括：

S7.1、尺寸和公差测量：对S6步骤中处理后的钢管进行尺寸测量，选取：在离钢管两端各100mm的范围内，外径公差为规定外径的－ 0.5％～+0.5％；并且钢管平直度不大于2mm；并且钢管每米弯曲不大于 1mm，全长弯曲度不大于5mm的钢管；

S7.2、表层缺陷检验：对钢管外表面进行检测，选取无表面缺陷的钢管；

S7.3、表面光洁度检验：通过光洁度检测器对钢管表面进行光洁度检测，选出光洁度大于5的钢管。

优选地，S10步骤包括：

S10.1、对钢管成品作金相检测；

S10.2、机械性能测试：选取抗拉伸测试、硬度测试合格的钢管；

S10.3、对S10.1、S10.2中不合格的钢管重新进行S5步骤的热处理，进行修复，重新热处理的次数不得超过1次，重新进行S5步骤的热处理的钢管仍旧依次执行S5步骤后的步骤；

S10.4、水压渗漏测试，筛选无泄漏和残余变形的钢管。

一种焊接钢管的外观检测装置，该种外观检测装置用于执行S7步骤；该种外观检测装置包括：一级输送机构、尺寸及表层缺陷检测机构、一级标记机构、二级输送机构、光洁度检测机构、二级标记机构；所述一级输送机构用于将钢管在所述尺寸及表层缺陷检测机构内部直线输送；所述尺寸及表层缺陷检测机构用于对钢管的尺寸和公差进行测量，还用于对钢管的表层缺陷进行检验；所述一级标记机构用于对所述尺寸及表层缺陷检测机构检测出的不合格部位进行标记；所述二级输送机构用于将钢管在所述光洁度检测机构内部螺旋输送；所述光洁度检测机构用于对钢管进行表面光洁度检验；所述二级标记机构用于所述光洁度检测机构检测出的异常部位进行标记。

优选地，所述尺寸及表层缺陷检测机构包括若干个表层检测模块，若干所述表层检测模块之间错位设置；所述表层检测模块均包括若干沿圆周分布的检测杆，所述检测杆的活动端与待检测的钢管之间接触，所述检测杆用于分别检测对应位置的半径和表层缺陷。

优选地，所述检测杆均包括检测套管、活动内杆和检测滚轮；所述活动内杆一端伸入所述检测套管内部，所述活动内杆的另一端与所述检测滚轮之间连接，所述检测滚轮能在待检测的钢管表层自由滚动；所述活动内杆远离所述检测滚轮的一端设置有弹簧和压力传感器，所述压力传感器固定在所述检测套管内部，所述压力传感器用于测量所述弹簧对所述压力传感器的压力。

优选地，所述活动内杆能在所述弹簧的作用下，在所述检测套管内部移动；所述活动内杆靠近所述弹簧的一端设置有限位滑块，所述检测套管内壁开设有限位滑槽，所述限位滑块与所述限位滑槽之间相契合；所述限位滑槽通过限制所述限位滑块的移动限制所述活动内杆在所述检测套管内部的移动。

优选地，所述光洁度检测机构包括若干个光检测组件，所述光检测组件均包括线性光源和反光接收板；所述线性光源用于发射线性光线，所述反光接收板用于接收经钢管反射后的线性光线；所述光检测组件用于根据所述反光接收板接收的光强，判断线性光线照射到钢管位置的光洁度。光检测组件用于分析发射光线及反射光线的光强，根据发射光强及反射光强，判断线性光线照射到钢管位置的光洁度；

其中判断光洁度的具体步骤为：建立光线反射率与光洁度的对照数据库，根据入射光强与反射光强计算获得反射率，根据反射率获得相应的光洁度。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种焊接钢管的制造工艺及外观检测装置，具备以下有益效果：

1、该种焊接钢管的制造工艺，根据原料和原料所需加工工艺的不同，并且根据所需焊接的焊缝大小和焊缝厚度选取合适的焊接方式，确保焊接方式适合原料，以防止焊接焊层的脱落等影响，使得焊接钢管的焊接区域稳定性更高。

2、该种焊接钢管的制造工艺，采用多道检测手段，通过外观检验钢管的尺寸和公差，检查钢管是否具有表面缺陷，并对钢管的光洁度进行检测，筛选出符合外观检验要求的钢管；通过超声探伤、磁粉探伤、射线检测和渗透检测对钢管进行检测，并筛出无内部缺陷、无渗漏的钢管；通过产品的性能测试，钢管进行强度等产品性能测试，筛选出产品性能符合要求的焊接钢管；以充分防止产出的焊接钢管具有外观、强度和内伤等缺陷，筛选出不合格钢管进行处理，保证出厂的钢管的良品率。

3、该种焊接钢管的外观检测装置，在钢管通过若干个表层检测模块时，检测杆的检测滚轮与钢管外壁之间接触，通过压力传感器检测到的压力的改变检测钢管外壁经过检测杆时与表层检测模块中央的实时距离，从而将钢管的外壁的全部距离信息进行测量，进而通过控制终端中的计算，测量钢管的尺寸和公差，并且通过钢管外壁经过检测杆时与表层检测模块中央的实时距离的变化率，在变化率变化较大时根据变化率的数值和正负判断钢管表层的缺陷类型，从而通过尺寸及表层缺陷检测机构对钢管的尺寸和公差进行测量的同时对钢管的表层缺陷进行检验，采用多个检测杆通过类似触摸的方式，对钢管的尺寸以及公差进行测量的同时，对表面缺陷进行检测后标记，保证对钢管的外观检测程度，保证对钢管的外观检测效果。

4、该种焊接钢管的外观检测装置，通过线性光源发射线性光线，反光接收板接收经钢管反射后的线性光线，光检测组件根据反光接收板接收的光强，从而根据光的反射率对钢管的光洁度进行检测，提高检测精度的同时，测量速度较快，检测效率更高；通过光照强度判断线性光线照射到钢管位置的光洁度，并且通过螺旋输送的钢管和多个光检测组件对钢管外壁的光洁度进行测量，以通过光照强度的变化率筛出光洁度异常的区域，并且在该区域经过二级输送机构时，对该区域进行标记，以显示该区域的光洁度异常。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明的S3步骤的流程示意图；

图3为本发明的S4步骤的选择流程示意图；

图4为本发明的S7步骤的流程示意图；

图5为本发明的外观检测装置的立体结构示意图；

图6为本发明的外观检测装置的侧视图；

图7为本发明的表层检测模块的立体结构示意图；

图8为本发明的检测杆的局部剖切示意图；

图9为本发明的检测杆的爆炸示意图；

图10为本发明的光洁度检测机构的立体结构示意图；

图11为本发明的一级输送机构的立体结构示意图；

图12为本发明的一级标记机构的立体结构示意图；

图13为本发明的二级输送机构的立体结构示意图。

图中：1、一级输送机构；11、平移滚轮；12、升降台；13、电动升降杆；2、尺寸及表层缺陷检测机构；21、表层检测模块；22、检测杆； 221、检测套管；222、活动内杆；223、检测滚轮；224、弹簧；225、压力传感器；226、限位滑块；227、限位滑槽；3、一级标记机构；31、环形滑轨；32、伸缩标记组件；33、电动伸缩杆；34、标记头；4、二级输送机构；41、旋转组件；42、主动轮；43、从动轮；5、光洁度检测机构； 51、光检测组件；52、线性光源；53、反光接收板；6、二级标记机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种焊接钢管的制造工艺及外观检测装置。

请参阅图1-4，一种焊接钢管的制造工艺，包括如下步骤：

S1、焊接原材料的选取：选择合适种类的钢种、合适厚度的钢板，其中原材料必须能够满足供货钢种牌号、厚度、焊后热处理方式的全部有效范围；

S2、钢板成型：将钢板纵剪后辊弯成型，产出带有缝隙的钢管；

S3、焊接前的检验：检验钢管是否符合焊接的需求，并检验焊接环境是否符合焊接的需求，焊前的坡口、组合错边量、圆度、直线度等都应检验合格后才能实施焊接；

S4、焊接：根据钢材的种类和钢管的厚度不同选取合适的焊接方式，并且在焊接时保存焊缝见证件；

S5、焊接后的热处理：按照ASTM规范规定的热处理制度对焊接后的钢管进行热处理，并且焊接见证件随焊接后的钢管一起随炉经受所有热循环；

S6、焊接后的表面处理：对钢管表面进行喷砂除锈处理；

S7、外观检验：检验钢管的尺寸和公差，检查钢管是否具有表面缺陷，并对钢管的光洁度进行检测，筛选出符合外观检验要求的钢管；

S8、探伤和渗透检测：通过超声探伤、磁粉探伤、射线检测和渗透检测对钢管进行再次检测，并筛出无内部缺陷、无渗漏的钢管，其中，在S5步骤热处理前后均需进行超声探伤、磁粉探伤和渗透检测，在S5 步骤热处理前进行射线检测；

S9、缺陷部位的清除与修整：对S7步骤中不合格的产品，采用修磨或机加工对钢管表面缺陷进行清除，清除后再对修磨表面进行磁粉探伤或渗透检测；

S10、产品的性能测试：对合格的钢管进行产品性能测试，筛选出产品性能符合要求的焊接钢管；

S11、清洁和防锈处理：对产品表面进行清洁，并通过可清除防锈手段进行防锈处理；

S12、产品包装：采用塑料封帽的方式保护端部坡口。

进一步地，S3步骤包括：

S3.1、待焊接钢管的检验：选取出坡口、组合错边量、圆度、直线度均复合焊接需求的钢管，其中，卷制后的坡口需外观合格、坡口图形角度以及尺寸检验合格，钢管筒身的椭圆度0.5％的公差范围内，并且焊前组对的错边量应符合要求；

S3.2、焊接设备的检验：检查焊机的完好性、焊接材料的牌号及规格、焊条保温桶的温度；

S3.3、焊接环境的检验：焊接环境需高于－10℃，并且焊件温度保持在+5℃以上。

进一步地，S4步骤中的焊接方式有定位焊、双面清根焊和多道焊，根据所需焊接的焊缝大小和焊缝厚度选择定位焊、双面清根焊和多道焊中的一种；

在焊接过程中不允许锤击焊缝，并且焊缝见证件应设置在产品焊缝的延长部分，经受与产品焊缝焊接相同的各项检验；

当焊缝大小大于10mm，且焊缝厚度小于5mm时，采用定位焊，其中，定位焊采用在正式焊接过程中能够彻底清除的方式进行焊接；

当焊缝大小小于10mm时，采用双面清根焊，其中，双面清根焊采用碳弧气刨进行清根，并且在焊接过程中使用挡板保护产品邻近表面，并对清根坡口边缘进行打磨清理；

当焊缝大小大于10mm，且焊缝厚度大于5mm时，采用多道焊，其中，多道焊在完成一条焊道后，对焊渣和缺陷进行打磨清理后，再焊接下一条焊道。

进一步地，S7步骤包括：

S7.1、尺寸和公差测量：对S6步骤中处理后的钢管进行尺寸测量，选取：在离钢管两端各100mm的范围内，外径公差为规定外径的－ 0.5％～+0.5％；钢管平直度不大于2mm；钢管每米弯曲不大于1mm，全长弯曲度不大于5mm的钢管；钢管端口为平端面；并且钢管壁厚公差范围为的－8％～+12％的钢管；

S7.2、表层缺陷检验：对钢管外表面进行检测，选取无表面缺陷的钢管；其中，焊管应完好，无氧化皮、裂纹、裂缝、结疤、褶迭、毛刺或其它有害缺陷；并且选取，焊缝余高符合要求、焊缝的错边在限制范围内、不含有焊瘤、凹坑、未焊透和咬边的钢管；

S7.3、表面光洁度检验：通过光洁度检测器对钢管表面进行光洁度检测，选出光洁度大于5的钢管。

进一步地，S10步骤包括：

其中，S10步骤的检测均符合ASTM A691/A691M标准；

S10.1、对钢管成品作金相检测

S10.2、机械性能测试：选取抗拉伸测试、硬度测试合格的钢管；其中，拉伸试验包括：室温和高温(350℃)拉伸试验，350℃下的屈服点强度值不小于248MPa，350℃下的拉伸试验组批原则及取样数量与室温拉伸试验的一致；冲击试验温度为0℃，三个试样的横向冲击功的平均值不小于27J，且单个试样的最低值不应低于冲击功平均值的70％，取横向冲击试样；

S10.3、对S10.1、S10.2中不合格的钢管重新进行S5步骤的热处理，进行修复，重新热处理的次数不得超过1次，重新进行S5步骤的热处理的钢管仍旧依次执行S5步骤后的步骤；

S10.4、水压渗漏测试，筛选无泄漏和残余变形的钢管。

请参考图5-13，一种焊接钢管的外观检测装置，该种外观检测装置用于执行S7步骤；该种外观检测装置包括：一级输送机构1、尺寸及表层缺陷检测机构2、一级标记机构3、二级输送机构4、光洁度检测机构 5、二级标记机构6；一级输送机构1用于将钢管在尺寸及表层缺陷检测机构2内部直线输送；尺寸及表层缺陷检测机构2用于对钢管的尺寸和公差进行测量，还用于对钢管的表层缺陷进行检验；一级标记机构3用于对尺寸及表层缺陷检测机构2检测出的不合格部位进行标记；二级输送机构4用于将钢管在光洁度检测机构5内部螺旋输送；光洁度检测机构5用于对钢管进行表面光洁度检验；二级标记机构6用于光洁度检测机构5检测出的异常部位进行标记。

进一步地，请参考图6-9，尺寸及表层缺陷检测机构2包括若干个表层检测模块21，若干表层检测模块21之间错位设置；表层检测模块21 均包括若干沿圆周分布的检测杆22，检测杆22的活动端与待检测的钢管之间接触，检测杆22用于分别检测对应位置的半径和表层缺陷。

检测杆22均包括检测套管221、活动内杆222和检测滚轮223；活动内杆222一端伸入检测套管221内部，活动内杆222的另一端与检测滚轮223之间连接，检测滚轮223能在待检测的钢管表层自由滚动；活动内杆222远离检测滚轮223的一端设置有弹簧224和压力传感器225，压力传感器225固定在检测套管221内部，压力传感器225用于测量弹簧224对压力传感器225的压力。

活动内杆222能在弹簧224的作用下，在检测套管221内部移动；活动内杆222靠近弹簧224的一端设置有限位滑块226，检测套管221 内壁开设有限位滑槽227，限位滑块226与限位滑槽227之间相契合；限位滑槽227通过限制限位滑块226的移动限制活动内杆222在检测套管221内部的移动。

进一步地，请参考图10，光洁度检测机构5包括若干个光检测组件51，光检测组件51均包括线性光源52和反光接收板53；线性光源52 用于发射线性光线，反光接收板53用于接收经钢管反射后的线性光线；光检测组件51用于分析发射光线及反射光线的光强，根据所述发射光强及反射光强，判断线性光线照射到钢管位置的光洁度；其中判断光洁度的具体步骤为：建立光线反射率与光洁度的对照数据库，根据入射光强与反射光强计算获得反射率，根据反射率获得相应的光洁度。

进一步地，请参考图11，一级输送机构1包括若干个平移滚轮11，平移滚轮11为中央凹陷的纺锤形，平移滚轮11表面由橡胶制成，平移滚轮11的一侧均设置有驱动电机，驱动电机用于带动各个平移滚轮11 同步运动，平移滚轮11用于支撑钢管的同时，平移滚轮11转动通过摩擦力带动钢管直线移动，并且中央凹陷的纺锤形平移滚轮11能够对不同管径的钢管进行输送；一级输送机构1还包括升降台12，升降台12下方设置有若干电动升降杆13，平移滚轮11均安装在升降台12上方，升降台12由电动升降杆13带动移动，通过电动升降杆13驱动升降台12 移动，带动平移滚轮11以及其上安放的钢管升降，以调整钢管的中心高度与尺寸及表层缺陷检测机构2和一级标记机构3的中心高度相等。

进一步地，请参考图13，二级输送机构4包括若干个平移滚轮11 和若干个旋转组件41，平移滚轮11和旋转组件41均设置在二级输送机构4的升降台12上方，若干个旋转组件41包括对称设置的主动轮42和从动轮43，主动轮42一侧设置有驱动电机，驱动电机用于驱动主动轮 42转动，主动轮42转动通过摩擦带动钢管自转，从动轮43用于在钢管自转时提供稳定支撑，通过旋转组件41驱动钢管自转，并且通过平移滚轮11驱动钢管直线输送，从而在二级输送机构4的作用下，将钢管进行螺旋输送；在实际应用中，旋转组件41的主动轮42和从动轮43的高度能进行调节，以使得旋转组件41进而平移滚轮11均能与钢管之间接触，对钢管进行作用，并且二级输送机构4的升降台12同样通过电动升降杆 13驱动移动，以调整钢管的中心高度与光洁度检测机构5和二级标记机构6的中心高度相等。

进一步地，请参考图12，一级标记机构3和二级标记机构6均包括环形滑轨31和若干伸缩标记组件32，伸缩标记组件32能在环形滑轨31 内部移动，伸缩标记组件32包括电动伸缩杆33和标记头34；电动伸缩杆33用于驱动标记头34向环形滑轨31中心移动，标记头34的材质为软性，不同伸缩标记组件32的标记头34的标记形状、颜色均不相同；伸缩标记组件32用于通过标记头34对钢管作标记，以通过不同的标记形状和颜色显示不同的缺陷类型。

外观检测装置的工作原理如下：首先根据需要进行检测的钢管的外径，通过一级输送机构1和二级输送机构4各自内部的电动升降杆13驱动升降平台移动，从而使得在一级输送机构1上，钢管的中心高度与尺寸及表层缺陷检测机构2和一级标记机构3的中心高度相等，在二级输送机构4上，钢管的中心高度与光洁度检测机构5和二级标记机构6的中心高度相等。

在对钢管进行检测之前，首先需要通过与待检测钢管相同外径的标准件对尺寸与表层缺陷检测机构2进行校准，以使得标准件对各个检测杆22的压力传感器225的数值进行记录，并在控制终端中进行归零。

然后将钢管放置在一级输送机构1上，在平移滚轮11转动下，通过摩擦力带动钢管直线移动，钢管直线运动时，通过尺寸及表层缺陷检测机构2的若干个表层检测模块21中央，在通过若干个表层检测模块21 时，检测杆22的检测滚轮223与钢管外壁之间接触，通过接触，由于活动内杆222能在弹簧224的作用下，在检测套管221内部移动，使得活动内杆222和检测套管221的总长度变化时，弹簧224进行伸缩，从而弹簧224对压力传感器225的压力改变，从而通过压力的改变能够检测钢管外壁经过检测杆22时与表层检测模块21中央的实时距离，从而将钢管的外壁的全部距离信息进行测量，进而通过控制终端中的计算，测量钢管的尺寸和公差，并且通过钢管外壁经过检测杆22时与表层检测模块21中央的实时距离的变化率，在变化率变化较大时根据变化率的数值和正负判断钢管表层的缺陷类型，从而通过尺寸及表层缺陷检测机构2 对钢管的尺寸和公差进行测量的同时对钢管的表层缺陷进行检验。

钢管在一级输送机构1上继续输送至一级标记机构3，由于伸缩标记组件32能在环形滑轨31内部圆周滑动，并且通过电动伸缩杆33驱动标记头34向环形滑轨31中心移动，标记头34的材质为软性，不同伸缩标记组件32的标记头34的标记形状、颜色均不相同，通过标记头34对钢管作标记，以通过不同的标记形状和颜色显示不同的缺陷类型。

钢管经过一级标记机构3标记表面缺陷后，从一级输送机构1上输送至二级输送机构4，通过旋转组件41驱动钢管自转，并且通过平移滚轮11驱动钢管直线输送，通过直线输送和自转，将钢管进行螺旋输送；在二级输送机构4上，通过光洁度检测机构5对钢管进行光洁度测试，通过线性光源52发射线性光线，反光接收板53接收经钢管反射后的线性光线；光检测组件51根据反光接收板53接收的光强，判断线性光线照射到钢管位置的光洁度，从而通过螺旋输送的钢管，和多个光检测组件51对钢管外壁的光洁度进行测量，以通过光照强度的变化率筛出光洁度异常的区域，并且在该区域经过二级输送机构4时，对该区域进行标记，以显示该区域的光洁度异常。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种焊接钢管的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、焊接原材料的选取：选择合适种类的钢种、合适厚度的钢板；

S2、钢板成型：将钢板纵剪后辊弯成型，产出带有缝隙的钢管；

S3、焊接前的检验：检验钢管是否符合焊接的需求，并检验焊接环境是否符合焊接的需求；

S4、焊接：根据钢材的种类和钢管的厚度不同选取合适的焊接方式；

S5、焊接后的热处理：按照ASTM规范规定的热处理制度对焊接后的钢管进行热处理；

S6、焊接后的表面处理：对钢管表面进行喷砂除锈处理；

S7、外观检验：检验钢管的尺寸和公差，检查钢管是否具有表面缺陷，并对钢管的光洁度进行检测，筛选出符合外观检验要求的钢管；

S8、探伤和渗透检测：超声探伤、磁粉探伤、射线检测和渗透检测对钢管进行再次检测，并筛出无内部缺陷、无渗漏的钢管；

S9、缺陷部位的清除与修整：对S7步骤中不合格的产品，采用修磨或机加工对钢管表面缺陷进行清除，清除后再对修磨表面进行磁粉探伤或渗透检测；

S10、产品的性能测试：对合格的钢管进行产品性能测试，筛选出产品性能符合要求的焊接钢管；

S11、清洁和防锈处理：对产品表面进行清洁，并通过可清除防锈手段进行防锈处理；

S12、产品包装：采用塑料封帽的方式保护端部坡口；

S4步骤中的焊接方式有定位焊、双面清根焊和多道焊，根据所需焊接的焊缝大小和焊缝厚度选择定位焊、双面清根焊和多道焊中的一种；

当焊缝大小大于10mm，且焊缝厚度小于5mm时，采用定位焊，其中，定位焊采用在正式焊接过程中能够彻底清除的方式进行焊接；

当焊缝大小小于10mm时，采用双面清根焊，其中，双面清根焊采用碳弧气刨进行清根，并且在焊接过程中使用挡板保护产品邻近表面，并对清根坡口边缘进行打磨清理；

当焊缝大小大于10mm，且焊缝厚度大于5mm时，采用多道焊，其中，多道焊在完成一条焊道后，对焊渣和缺陷进行打磨清理后，再焊接下一条焊道；

S7步骤采用外观检测装置执行，该种外观检测装置包括：一级输送机构(1)、尺寸及表层缺陷检测机构(2)、一级标记机构(3)、二级输送机构(4)、光洁度检测机构(5)、二级标记机构(6)；

所述一级输送机构(1)用于将钢管在所述尺寸及表层缺陷检测机构(2)内部直线输送；

所述尺寸及表层缺陷检测机构(2)用于对钢管的尺寸和公差进行测量，还用于对钢管的表层缺陷进行检验；

所述一级标记机构(3)用于对所述尺寸及表层缺陷检测机构(2)检测出的不合格部位进行标记；

所述二级输送机构(4)用于将钢管在所述光洁度检测机构(5)内部螺旋输送；

所述光洁度检测机构(5)用于对钢管进行表面光洁度检验；

所述二级标记机构(6)用于所述光洁度检测机构(5)检测出的异常部位进行标记。

2.根据权利要求1所述的一种焊接钢管的制造工艺，其特征在于：S3步骤包括：

S3.1、待焊接钢管的检验：选取出坡口、组合错边量、圆度、直线度均复合焊接需求的钢管；

S3.2、焊接设备的检验：检查焊机的完好性、焊接材料的牌号及规格、焊条保温桶的温度；

S3.3、焊接环境的检验：焊接环境需高于－10℃，并且焊件温度保持在+5℃以上。

3.根据权利要求1所述的一种焊接钢管的制造工艺，其特征在于：S7步骤包括：

S7.1、尺寸和公差测量：对S6步骤中处理后的钢管进行尺寸测量，选取：在离钢管两端各100mm的范围内，外径公差为规定外径的－0.5％～+0.5％；并且钢管平直度不大于2mm；并且钢管每米弯曲不大于1mm，全长弯曲度不大于5mm的钢管；

S7.2、表层缺陷检验：对钢管外表面进行检测，选取无表面缺陷的钢管；

S7.3、表面光洁度检验：通过光洁度检测器对钢管表面进行光洁度检测，选出光洁度大于5的钢管。

4.根据权利要求1所述的一种焊接钢管的制造工艺，其特征在于：S10步骤包括：

S10.1、对钢管成品作金相检测；

S10.2、机械性能测试：选取抗拉伸测试、硬度测试合格的钢管；

S10.3、对S10.1、S10.2中不合格的钢管重新进行S5步骤的热处理，进行修复，重新热处理的次数不得超过1次，重新进行S5步骤的热处理的钢管仍旧依次执行S5步骤后的步骤；

S10.4、水压渗漏测试，筛选无泄漏和残余变形的钢管。

5.根据权利要求1所述的一种焊接钢管的制造工艺，其特征在于：所述尺寸及表层缺陷检测机构(2)包括若干个表层检测模块(21)，若干所述表层检测模块(21)之间错位设置；

所述表层检测模块(21)均包括若干沿圆周分布的检测杆(22)，所述检测杆(22)的活动端与待检测的钢管之间接触，所述检测杆(22)用于分别检测对应位置的半径和表层缺陷。

6.根据权利要求5所述的一种焊接钢管的制造工艺，其特征在于：所述检测杆(22)均包括检测套管(221)、活动内杆(222)和检测滚轮(223)；

所述活动内杆(222)一端伸入所述检测套管(221)内部，所述活动内杆(222)的另一端与所述检测滚轮(223)之间连接，所述检测滚轮(223)能在待检测的钢管表层自由滚动；

所述活动内杆(222)远离所述检测滚轮(223)的一端设置有弹簧(224)和压力传感器(225)，所述压力传感器(225)固定在所述检测套管(221)内部，所述压力传感器(225)用于测量所述弹簧(224)对所述压力传感器(225)的压力。

7.根据权利要求6所述的一种焊接钢管的制造工艺，其特征在于：所述活动内杆(222)能在所述弹簧(224)的作用下，在所述检测套管(221)内部移动；

所述活动内杆(222)靠近所述弹簧(224)的一端设置有限位滑块(226)，所述检测套管(221)内壁开设有限位滑槽(227)，所述限位滑块(226)与所述限位滑槽(227)之间相契合；

所述限位滑槽(227)通过限制所述限位滑块(226)的移动限制所述活动内杆(222)在所述检测套管(221)内部的移动。

8.根据权利要求7所述的一种焊接钢管的制造工艺，其特征在于：所述光洁度检测机构(5)包括若干个光检测组件(51)，所述光检测组件(51)均包括线性光源(52)和反光接收板(53)；

所述线性光源(52)用于发射线性光线，所述反光接收板(53)用于接收经钢管反射后的线性光线；

所述光检测组件(51)用于分析发射光线及反射光线的光强，根据所述发射光强及反射光强，判断线性光线照射到钢管位置的光洁度；

其中判断光洁度的具体步骤为：建立光线反射率与光洁度的对照数据库，根据入射光强与反射光强计算获得反射率，根据反射率获得相应的光洁度。

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