一种旋转式超声波探伤设备中心偏差检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种旋转式超声波探伤设备中心偏差检测方法，该检测方法先挑选两根平直度误差小于0.3mm的样管，然后采用样管对探伤主机与输送辊道水平度和垂直度的偏差进行检测，再对探伤主机三辊夹紧辊的椭圆度进行检测，最后对探伤主机的中心偏差进行检测。通过该检测方法，改变了以往无法及时辨识出探伤设备机械中心偏差的方向及偏差的具体数值的缺陷、有效缩短了中心调整时间，并具有测试方便，测试效率高，每次测试只需在设备定修前测试就可完成，对正常探伤作业不受影响等优点。
【专利说明】一种旋转式超声波探伤设备中心偏差检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及探伤设备偏差测试技术，更具体地说，涉及一种旋转式超声波探伤设备中心偏差检测方法。
【背景技术】
[0002]在钢管、钢棒自动超声波探伤作业中，为了保证探伤的准确性，就必须保证超声波探伤设备的机械精度符合GB/5777-10无缝钢管超声波探伤检验方法和YB4082-08钢管自动超声波探伤系统综合性能测试方法等标准的要求。上述标准规定，每班开机后及连续探伤2?4小时，并在关机前必须按上述两个标准中所规定的要求检测设备的综合性能。其中探伤灵敏度波动、周向灵敏度差、信噪比等指标必须控制在标准规定的范围内，一旦上述指标不合格，就必须对设备机械精度进行调整。然而，按上述两个标准测试的综合性能指标，全部反映的是超声波反射信号的波动，一旦反射信号波动超过标准规定的分贝dB值，说明设备的机械精度较差，需要调整。而对于设备机械精度的调整，关键是要掌握设备机械中心偏差的方向和偏差值，否则调整就难以进行。
[0003]所谓探伤设备机械中心偏差主要包括探伤主机机械中心偏差和前后输送辊道的水平、垂直度偏差。主机机械中心偏差是指探伤设备旋转体中心位置与被检测钢管或钢棒中心位置的偏离程度，它是探伤设备机械精度的一个重要指标。目前，国内外探伤设备一般采用光学仪器或激光技术的办法或者机械测量的方法来测定设备机械本身中心的偏移，如果采用光学仪器或激光技术的方法不仅需要一套价格昂贵的测试仪器，而且测试精度也受到本身仪器精度的影响；如果采用机械测量方法，也需要配备的机械测量设备和仪器，而且采用机械仪器测试调整时间长，影响正常生产。
[0004]目前，对旋转式自动超声波探伤设备机械中心偏差测量的方法一般有两种，一种是通过专业测量机构，采用专业设备光学仪器和激光技术对探伤设备机械中心进行测量或机械测量，两者测量精度不仅受到测量仪器本身精度和测量基座在设备上安装偏差等因素影响，而且每次委托测量费用昂贵，并且在测量时间上无法控制，严重影响正常生产。另一种是探伤操作人员自己测量，操作人员按YB4082-2000钢管自动超声波探伤设备综合性能测试方法标准中所规定的方法，对设备的周向灵敏度差进行测量，周向灵敏度差是指同一个人工伤在圆周方向若干点(0°、120°、240°三个方向)人工伤信号刚刚报警时仪器的衰减器读数最大、最小值的差值。该方法虽然可以通过设备周向灵敏度差与机械精度的正相关关系，判定设备机械中心的偏离程度，但只能测试出设备机械中心的好坏程度，不能精确测试出机械中心的偏离方向和偏离数值。因此依然无法为设备检修人员提供机械中心的调整方向和具体调整量等数据
[0005]为了快速及时掌握探伤设备机械中心偏差数据和输送辊道精度的变化情况，确保探伤结果的准确性，迫切需要一种新的旋转式超声波探伤设备中心偏差检测方法，以满足生产和质检需求。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种旋转式超声波探伤设备中心偏差检测方法，能够快速判断出设备主机机械中心和输送辊道中心的偏离方向和偏离的具体偏差数值。
[0007]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0008]该旋转式超声波探伤设备中心偏差检测方法，包括以下步骤:
[0009]A.挑选两根平直度误差小于0.3mm的样管；
[0010]B.采用样管对探伤主机与输送辊道水平度和垂直度的偏差进行检测；
[0011]C.采用样管对探伤主机三辊夹紧辊的椭圆度进行检测；
[0012]D.采用样管对探伤主机的中心偏差进行检测。
[0013]在步骤A中，所述的样管挑选需对每根样管的两端及中间三点进行测量平直度，并记下每根样管径向跳动最小的测量点。
[0014]在步骤B中，具体的偏差检测步骤如下:
[0015]B1.将一样管置于主机内，另一样管置于输入或输出辊道上，并使两样管相对的端部对接；
[0016]B2.移动两样管，使其对接处分别停位于夹紧辊与输入、输出辊之间上方、相邻的输入或输出棍之间上方；
[0017]B3.采用直尺和塞尺对各停位上的两样管对接处进行上、下，左、右的偏差测量，以测得探伤主机与输送辊道水平度、垂直度的偏差量。
[0018]在步骤C中，具体的椭圆度检测步骤如下:
[0019]Cl.选取主机旋转体内壁12点钟或3点钟位置上的一超声波测厚探头，并且将一样管置于辊道中由三辊夹紧辊夹紧；
[0020]C2.在旋转体不转动的情况下，使样管前行穿过旋转体一定距离后再反向输送回来，且单向移动的距离不小于夹紧辊的径向圆周长；
[0021]C3.由该测厚探头测得波形图，并根据波形图测量相应时间段内的波晃动范围，要求波晃动范围应在0.3mm之内。
[0022]在步骤D中，具体的中心偏差检测步骤如下:
[0023]Dl.选取主机旋转体内壁2、6、9或12点钟位置上的一测厚探头，并将该位置作为起始零位；
[0024]D2.将一样管送入主机中，并通过相应的夹紧辊夹紧；
[0025]D3.使旋转体高速旋转并通入耦合水，等到耦合水流量稳定后，使旋转体停下；
[0026]D4.用手拨动旋转体，使测厚探头分别在起始零位及另三个对等位进行测量，并根据测得的波形图中所显示的相应波晃动范围来分别计算出主机尾部、中部和头部的中心偏差。
[0027]在上述技术方案中，本发明的旋转式超声波探伤设备中心偏差检测方法先挑选两根平直度误差小于0.3mm的样管，然后采用样管对探伤主机与输送辊道水平度和垂直度的偏差进行检测，再对探伤主机三辊夹紧辊的椭圆度进行检测，最后对探伤主机的中心偏差进行检测。通过该检测方法，改变了以往无法及时辨识出探伤设备机械中心偏差的方向及偏差的具体数值的缺陷、有效缩短了中心调整时间，并具有测试方便，测试效率高，每次测试只需在设备定修前测试就可完成，对正常探伤作业不受影响等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本发明的中心偏差检测方法的主流程图；
[0029]图2是本发明的样管平直度的测量示意图；
[0030]图3a?图3c分别是本发明在三个不同位置对接处来测量主机与输送辊道的偏差;
[0031]图4是本发明的夹紧辊椭圆度测量示意图；
[0032]图5是本发明的椭圆度测量时的波形原理图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0034]请参阅图1所示，本发明的旋转式超声波探伤设备中心偏差检测方法主要包括以下步骤:A.挑选两根平直度误差小于0.3mm的样管；B.采用样管对探伤主机与输送辊道水平度和垂直度的偏差进行检测；C.采用样管对探伤主机三辊夹紧辊的椭圆度进行检测；D.采用样管对探伤主机的中心偏差进行检测。
[0035]其中，首先需要挑选两根用于辊道水平度、垂直度以及探伤主机中心偏差测试的样管，该样管应确保其平直度误差小于0.3mm。在挑选样管时，测量每根样管的平直度，需测三点，记下每根管子径向跳动最小的一端。如图2所示，测量首先将样管I放置在V型支撑架2上，并将测量百分表3置于管头测量点位置，旋转样管I 一周测量样管I管头平直度的误差，然后将测量百分表3置于样管I中间测量点位置，同样旋转样管I 一周测量样管I管体平直度误差，最后将测量百分表3置于管尾测量点位置，旋转样管I 一周测量样管I管尾平直度误差，所测试的样管I全长应确保其平直度最大误差小于0.3mm。
[0036]然后，将一样管I按图3a所示位置放置在主机(图3a中的7为主机旋转体)内，并且使其右端以右侧第一夹紧辊41为起始点，另一根放置在输入辊道上，其左端以输入辊道的第一辊51为起始点并与前者右端相对接，通过观察两根样管I对接处的对接情况，用直尺和塞尺测量样管I对接部位的上、下，左、右的偏差量(水平度和垂直度)，并将测量结果记录在测试记录表中。再在将两管按图3b右移，使对接处移至输入辊道的第一、第二辊41、42之间的上方，再进行同样测量偏差，直至将所有输入辊道的各辊平直度测量完毕，然后再将两管按图3c左移(图3c中的42为主机左侧第一夹紧辊，61为输出辊道的第一辊)，从而依次对输出辊道的各辊的水平度和垂直度进行测量，并将测量结果一一记录在测试记录表中。
[0037]请参阅图4、图5所示，再选取主机旋转体7内壁12点钟或3点钟位置上的一超声波测厚探头8，并且将一样管I置于辊道中由三辊夹紧辊夹紧；在旋转体7不转动的情况下，使样管前行穿过旋转体7—定距离后再反向输送回来，且单向移动的距离不小于夹紧辊的径向圆周长(即夹紧辊直径X λ );由该测厚探头8测得波形图，并根据波形图测量相应时间段内的波晃动范围，要求波晃动范围应在0.3mm之内。在图5中，tl时间段界面波显示位置和t2时间段界面波显示位置的波晃动的范围(即超声波传播时间的最大值与最小值差多少μ S)，要求晃动距离在0.3mm以内(I μ S相当于0.375mm)。因此，图5中的tl时间段界面波显示位置为4.5 μ S，t2时间段界面波显示位置为5.2 μ S，则t2-tl=5.2-4.5=0.7 μ S，那么界面波晃动距离为 0.7 μ S X0.375mm/ μ S 等于 0.26mm，小于标准0.3，即该探伤设备夹紧辊椭圆度测试结果符合标准要求。
[0038]最后，由操作人员在旋转体内任选I只测厚探头，并将探头置于上、下(高度方向)或左、右(水平方向)任一位置，作为起始零位位置，并将该位置人为的规定为起始零位(0°位置)；通过探伤设备输送辊道将样管送入主机中，先使旋转体的右侧两个夹紧辊夹紧样管，来测试主机尾部中心偏差，即控制旋转体高速旋转并通入耦合水，等到耦合水流量稳定后，将旋转体和探头停下来，然后用手拨动旋转体中的测厚探头，首先使探头在起始零位(0°位置)和对应的180°位置时进行检测，同样观测所采集的波形图，在波形图中，记录下该两个位置界面波在时间轴上的对应读数，如0°时为37.1 μ S、180°时为36.0 μ S，从而探头的(垂直)偏差为37.1μ S-36.0μ S等于1.1 μ S。同样再测量探头在对应的90°和270°位置时候的(水平)偏差，记录下该两个位置界面波在时间轴上的对应读数，比如:90°时为36.1μ S、270°时为38.5 μ S，确认探头(水平)偏差为38.5 μ S — 36.1 μ S等于2.4μ S。
[0039]通过计算公式可计算出:中心偏差值δ=1500Χ (tl — t2)/4Χ 1000 (mm),并根据土号判断出偏差方向，将测试数据记录在记录表中。
[0040]式中:1500——水中的声速(m/s)。
[0041]tl—在0° (上)或90° (左)位置通过超声波探伤仪器读取测厚探头测得的tl时间段界面波在显示仪时间轴上位置数值(μ s)。
[0042]t2—在180° (下)或270° (右)位置通过超声波探伤仪器读取测厚探头测得的t2时间段界面波在显示仪时间轴上位置数值(μ S)。
[0043]例如:上述上、下偏差(tl — t2)为1.1 μ S,左、右偏差(tl — t2)为2.4 μ S,将上述数据代入计算公式，可以得到探伤主机尾部上、下偏差为δ =1500X1.1/4X1000 (mm)=0.41mm，上下偏移方向0°时为37.1 μ S，180°时为36.0 μ S，由于时间轴数据是上大下小，因此可判定探伤设备中心位置向上偏移；同时将左、右偏差(tl - t2)为2.4US数据代入计算公式，可以得到探伤主机尾部左、右偏差为δ =1500X2.4/4X1000 (mm)=0.9mm，左、右偏移方向左90°时为36.1 μ S、右270°时为38.5 μ S，由于时间轴数据是左小，右大，因此可判定探伤设备中心位置向右偏移；探伤设备中心调整时，只要将设备按中心偏移相反方向调整相对应的数值就可以了。
[0044]同理，将样管由主机两侧的内侧各一夹紧辊夹紧，可测得主机中部中心偏差的方向和数值，将样管由主机左侧两个夹紧辊夹紧，可测得主机头部中心偏差的方向和数值。
[0045]综上所述，本发明的中心偏差检测方法是针对旋转式自动超声波探伤设备机械精度测量困难，主机中心偏差和输送辊道平直度偏差方向无法判断及偏差值数据难获得，不利于设备检修，而发明的一种探伤设备机械精度测试方法，该方法是通过采用两根径向跳动小于0.3mm的标准样管依次测试主机两侧各组辊道之间的管子对接情况，观察输送辊道上下左右的偏差量，确保探伤主机与输入、输出辊道的水平度和垂直度保持吻合。而主机机械中心偏差的测试是将送一根样管送入超声波探伤主机中，利用旋转体中的测厚探头进行数据测量，通过观察测厚探头到样管表面反射信号的界面波位置在周向上产生的位置偏差，即超声波在相同的传播速度下，传播距离的变化，会导致传播时间的变化这一特性，有效地获得超声波探头与钢管之间传播距离的变化而导致传播时间变化的时间偏差值，利用这个传播时间上的偏差值通过一系列计算，可以获得比较直观的主机机械中心偏差值。因此，本发明的应用不仅可提高探伤质量又可提高探伤检修工作效率，与现有技术相比，更具有探伤效率高、测试调整操作方便、环保的优点；
[0046]本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
【权利要求】
1.一种旋转式超声波探伤设备中心偏差检测方法，其特征在于，包括以下步骤: A.挑选两根平直度误差小于0.3mm的样管； B.采用样管对探伤主机与输送辊道水平度和垂直度的偏差进行检测； C.采用样管对探伤主机三辊夹紧辊的椭圆度进行检测； D.采用样管对探伤主机的中心偏差进行检测。
2.如权利要求1所述的旋转式超声波探伤设备中心偏差检测方法，其特征在于: 在步骤A中，所述的样管挑选需对每根样管的两端及中间三点进行测量平直度，并记下每根样管径向跳动最小的测量点。
3.如权利要求1所述的旋转式超声波探伤设备中心偏差检测方法，其特征在于: 在步骤B中，具体的偏差检测步骤如下: B1.将一样管置于主机内，另一样管置于输入或输出辊道上，并使两样管相对的端部对接; B2.移动两样管，使其对接处分别停位于夹紧辊与输入、输出辊之间上方、相邻的输入或输出辊之间上方； B3.采用直尺和塞尺对各停位上的两样管对接处进行上、下，左、右的偏差测量，以测得探伤主机与输送辊道水平度、垂直度的偏差量。
4.如权利要求1所述的旋转式超声波探伤设备中心偏差检测方法，其特征在于: 在步骤C中，具体的椭圆度检测步骤如下: Cl.选取主机旋转体内壁12点钟或3点钟位置上的一超声波测厚探头，并且将一样管置于辊道中由三辊夹紧辊夹紧； C2.在旋转体不转动的情况下，使样管前行穿过旋转体一定距离后再反向输送回来，且单向移动的距离不小于夹紧辊的径向圆周长； C3.由该测厚探头测得波形图，并根据波形图测量相应时间段内的波晃动范围，要求波晃动范围应在0.3mm之内。
5.如权利要求1所述的旋转式超声波探伤设备中心偏差检测方法，其特征在于: 在步骤D中，具体的中心偏差检测步骤如下: Dl.选取主机旋转体内壁2、6、9或12点钟位置上的一测厚探头，并将该位置作为起始零位； D2.将一样管送入主机中，并通过相应的夹紧辊夹紧； D3.使旋转体高速旋转并通入耦合水，等到耦合水流量稳定后，使旋转体停下； D4.用手拨动旋转体，使测厚探头分别在起始零位及另三个对等位进行测量，并根据测得的波形图中所显示的相应波晃动范围来分别计算出主机尾部、中部和头部的中心偏差。
【文档编号】G01B21/24GK103575251SQ201210283154
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月10日 优先权日:2012年8月10日
【发明者】陈杰, 柴洪光 申请人:宝山钢铁股份有限公司