专利名称：一种储罐焊缝x射线数字化无损检测装置及检测方法
技术领域：
本发明涉及一种储罐焊缝X射线数字化无损检测装置及利用该装置的检测方法。
背景技术：
目前，储罐焊缝的焊接质量广泛使用X射线探伤进行检测，由于现场施工条件恶劣，一般通过简易吊笼将X射线探伤机挂在罐壁上，并由人力牵引移动，人工贴片，进行照相探伤。X射线探伤机每次曝光一张胶片，每张片长300mm，大型储罐周长几百米，贴片和评片工作量巨。这种储罐焊缝采用X射线胶片法探伤因为需要消耗大量胶片导致成本高、检测周期长、劳动强度大，因贴片和洗片工序繁琐，实时性差，因此工作效率低，尤其是高空作业，操作不便，影响检测质量。发明内容:
针对上述X射线检测方法存在的缺陷，本发明提出一种储罐焊缝X射线数字化无损检测装置及方法。该装置通过骑坐式门型结构、同步伸缩驱动控制系统和数字成像系统，实现储罐环、纵焊缝的直接数字化无损检测，检测结果可靠、客观、准确，可大幅度提高储罐焊缝检测效率。本发明的技术方案是:一种储罐焊缝X射线数字化无损检测装置，主要包括骑坐式门型机架、运动导向机构、横向运动机构、纵向运动机构以及数字成像系统；所述的骑坐式门型机架由外机架和内机架组成，所述的外机架和内机架通过固定销及定位块连接，内外机架间装有机械缓冲器；外机架的上端装有横向运动机构；外机架和内机架的下部分别装有两套运动导向机构；内外机架相对的内侧各装有一套纵向运动机构。作为优选，所述的运动导向机构安装在支座上，支座固定于外机架和内机架上，所述的运动导向机构主要由外壳、螺母、手轮、螺杆、导向块和顶轮组成，所述的外壳、螺母及螺杆螺纹配合；螺杆的一端固定手轮，螺母的另一端固定顶轮，螺母的导向槽中置有导向块。作为优选，所述的横向运动机构通过螺栓安装在外机架的上端，由两个水平移动轮组、一根行走梁、两台伺服电机及配套的减速装置组成，水平移动轮组通过定位销轴和紧定螺栓固定于行走梁的两端，伺服电机及配套的减速装置分别固定在水平移动轮组的另一侦牝且在行走梁的两端面固定卡槽板。作为优选，所述的纵向运动机构包括纵向升降层运动机构和纵向拉伸层运动机构；所述的纵向拉伸层运动机构由前导轨、拉伸层架、后导轨、动滑块二、定滑块、拉伸层丝杠、拉伸层伺服电机组成，拉伸层伺服电机与拉伸层丝杠连接，带动拉伸层架通过动滑块二沿镶嵌在外机架或内机架上的机架导轨纵向运动，定滑块和镶嵌在拉伸层架的后导轨可起到导向作用；所述的纵向升降层运动机构由动滑块一、升降层丝杠、升降层伺服电机、X射线探伤机机座及数字成像装置机座组成，所述的升降层伺服电机连接升降层丝杠，带动X射线探伤机机座及数字成像装置机座通过动滑块一沿镶嵌在拉伸层架的前导轨纵向移动。所述的数字成像系统包括X射线探伤机及数字成像装置，X射线探伤机安装在X射线探伤机机座上，数字成像装置安装在数字成像装置机座上；此外，所述的外机架和内机架的顶部分别焊有两个吊耳。利用储罐焊缝X射线数字化无损检测装置的检测方法，在施工现场用吊车将检测装置吊装起，使其骑跨到罐壁板上，通过由运动导向机构、横向运动机构、纵向运动机构组成的同步伸缩控制系统，使焊缝处于X射线探伤机与数字成像装置之间的位置，检测人员在检测车内通过电控系统下达指令，操作检测装置自动运行；首先调节分别安装在内层纵向运动机构上的2个伺服电机，使得数字成像装置和X射线探伤机处于对应期望检测区域位置的起始点，开启X射线探伤机和数字成像装置的电源，X射线探伤机发出的X射线穿过焊缝被衰减一定的强度后被数字成像装置接收到，数字成像装置将测量到的X射线的强度转化为电子信号，传输给主机，主机将接收到的电子信号转化为成数字图像在检测人员的计算机显示屏上显示，评定人员实时对检测结果进行评定；所述的纵焊缝检测时，首先利用纵向升降层运动机构，使数字成像装置和X射线探伤机处于对应期望检测区域位置的起始点开始检测，完成1.8米的焊缝检测，当焊缝长度超过1.8米时，自动平稳切换到纵向拉伸层运动机构，实现连续、平稳的运动控制。本发明的有益效果是:储罐焊缝数字化无损检测装置由于采用骑坐式钢制组合框架结构，能够承受较大的冲击与振动，保护内层的精密仪器部件；横向移动机构可以调整行走角度以适应储罐容积大小的变化；利用该装置中的运动导向机构、横向运动机构、纵向运动机构采用同步伸缩驱动控制的方法，控制X射线探伤机运动和控制数字成像装置运动的电机在速度和位置上采用同步运行，实现数字成像装置和X射线探伤机从O米到3米运动行程的连续平稳、同步纵向垂直运动；驱动电机采用伺服电机，定位准确，控制精准、运行平稳；机械缓冲器减少在检测装置吊装下落安装时引起的冲击与振动；该装置既能检测环缝，也能检测纵缝。利用该装置实施的检测方法，自动化程度高，定位精度高，成像快速，能够可靠、客观、准确地完成储罐焊缝X射线数字化检测作业，采集到的焊缝数字图像还可以进行各种数字化处理，以突显焊缝缺陷，提高评定质量，并通过网络传输，实现远程评定，大大提高检测效率，降低劳动强度。
图1为本发明的结构示意 图2为图1的左视 图3为图1中的横向运动机构示意 图4为图1中的运动导向机构示意图。图中1-外机架,2-运动导向机构,3-前导轨,4-拉伸层架,5-后导轨,6-X射线探伤机机座，7-X射线探伤机，8-拉伸层伺服电机，9-吊耳，10-机械缓冲器，11-横向运动机构，12-固定销，13-定位块，14-升降层伺服电机，15-拉伸层丝杠，16-数字成像装置，17-数字成像装置机座，18-内机架，19-支座，20-定滑块，21-动滑块一，22-水平移动轮组，23-螺栓，24-行走梁，25-横向运动电机，26-减速装置，27-动滑块二，28-机架导轨，29-升降层丝杠，30-定位销轴，31-紧定螺栓，32—卡槽板，33—外壳34—螺母35—手轮36—螺杆37—导向块38—顶轮。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明:
由图1至图4所示，该储罐焊缝X射线数字化无损检测装置，主要包括骑坐式门型机架、运动导向机构2、横向运动机构11、纵向运动机构以及数字成像系统；所述的骑坐式门型机架由外机架I和内机架18组成，所述的外机架I和内机架18通过固定销12连接，内外机架(1，18)间装有机械缓冲器10和定位块13组成的限位机构；外机架I的上端装有横向运动机构11 ;外机架I和内机架18的下部分别装有两套运动导向机构2 ;内外机架(1，18)相对的内侧各装有一套纵向运动机构。所述的运动导向机构2安装在固定于外机架I和内机架18的支座19上，主要由外壳33、螺母34、手轮35、螺杆36、导向块37和顶轮38组成，外壳33、螺母34及螺杆36螺纹连接；螺杆36的一端固定手轮35，螺母34的另一端固定顶轮38 ;螺母34的导向槽中置有导向块37。所述的横向运动机构11通过螺栓23安装在外机架I的上端，由两个水平移动轮组22、一根行走梁24、两台横向运动电机25及配套的减速装置26组成，水平移动轮组22通过定位销轴30和紧定螺栓31固定于行走梁24上。所述的纵向运动机构包括纵向升降层运动机构和纵向拉伸层运动机构；所述的纵向拉伸层运动机构由前导轨3、拉伸层架4、后导轨5、动滑块二 27、定滑块20、拉伸层丝杠
15、拉伸层伺服电机8组成，拉伸层伺服电机8与拉伸层丝杠15连接，带动拉伸层架4通过动滑块二 27沿镶嵌在外机架I或内机架18上的机架导轨28纵向运动，定滑块20和镶嵌在拉伸层架4的后导轨5可起到导向作用；所述的纵向升降层运动机构由动滑块一 21、升降层丝杠29、升降层伺服电机14、X射线探伤机机座6或数字成像装置机座17组成，所述的升降层伺服电机14连接升降层丝杠29，带动X射线探伤机机座6及数字成像装置机座17通过动滑块一 21沿镶嵌在拉伸层架4的前导轨3纵向移动，前导轨3和后导轨5固定连接于拉伸层架4上，其分别位于拉伸层架4的前后两面；定滑块20固定连接于外机架I和内机架18上；动滑块二 27通过结构件固定连接于拉伸层架4上，沿机架导轨28上下运动；拉伸层丝杠15和拉伸层伺服电机8安装于内机架18上，拉伸层伺服电机8带动拉伸层丝杠15旋转给拉伸层架4提供上下运动的动力；动滑块一 21固定连接于X射线探伤机机座6和数字成像装置机座17上，带动X射线探伤机和数字成像装置沿前导轨3上下运动；升降层丝杠29和升降层伺服电机14安装于拉伸层架4上，升降层伺服电机14带动升降层丝杠29转动，为X射线探伤机机座6、动滑块一 21和数字成像装置机座17提供上下的动力。所述的数字成像系统包括X射线探伤机7及数字成像装置16，X射线探伤机7安装在X射线探伤机机座6上，数字成像装置16安装在数字成像装置机座17上。为了吊装方便，所述的外机架I和内机架18的顶部分别焊有两个吊耳9。利用储罐焊缝X射线数字化无损检测装置的检测方法，在施工现场吊车通过检测装置上的四个吊耳进行吊装，在起吊过程中，运动导向机构沿罐壁纵向移动，运动导向机构前端的顶轮轴向与地面平行，引导机架就位，当确定两个水平移动轮组都骑跨到罐壁板上的时候，松开吊装绳，吊装完毕后将运动导向机构前端的顶轮旋转90°，使顶轮轴向与地面垂直，并使其骑跨到罐壁板上，通过运动导向机构、横向运动机构、纵向运动机构组成的同步伸缩控制系统，使焊缝处于X射线探伤机与数字成像装置之间的位置，检测人员在检测车内通过电控系统下达指令，操作检测装置自动运行；首先调节分别安装在内层纵向运动机构上的2个伺服电机(8，14)，使得数字成像装置和X射线探伤机处于对应期望检测区域位置的起始点，开启X射线探伤机和数字成像装置的电源，X射线探伤机发出的X射线穿过焊缝被衰减一定的强度后被数字成像装置接收到，数字成像装置将测量到的X射线的强度转化为电子信号，传输给主机，主机将接收到的电子信号转化为成数字图像在检测人员的计算机显示屏上显示，评定人员实时对检测结果进行评定。进行环焊缝检测作业时，启动横向运动电机25，驱动检测装置沿储罐上沿行走至焊缝处，调节分别安装在纵向升降层运动机构上的2个伺服电机(8，14)，调整X射线探伤机6和数字成像装置16的空间位置，使焊缝处于X射线探伤机与数字成像装置之间的位置，探伤人员在检测工程车内通过电控系统下达指令操纵检测装置。开启X射线探伤机和数字成像装置的电源，驱动控制两个水平移动轮组沿罐壁板的上边缘做匀速、平稳的水平横向运动行走，随着X射线探伤机发出的X射线穿过焊缝，被衰减一定的强度后被数字成像装置接收到，数字成像装置将测量到的X射线的强度转化为电子信号，传输给主机，主机将接收到的电子信号转化为成数字图像在检测人员的计算机显示屏上显示，评定人员就可以实时对检测结果进行评定，检测装置沿大罐运行一周就完成了大罐环焊缝的图像采集工作。进行纵焊缝检测作业时，启动横向运动电机25，驱动检测装置沿大罐上沿行走至焊缝处，即焊缝位于X射线探伤机与数字成像装置之间的位置。启动纵向升降层运动机构的升降层伺服电机(8，14)，调整X射线探伤机和数字成像装置的空间位置，使数字成像装置和X射线探伤机处于对应期望检测区域位置的起始点，准备工作完成，可以开始检测。探伤人员在检测工程车内通过电控系统下达指令操纵检测装置。开启X射线探伤机和数字成像装置的电源，随着X射线探伤机发出的X射线穿过焊缝，被衰减一定的强度后被数字成像装置接收到，数字成像装置将测量到的X射线的强度转化为电子信号，传输给主机，主机将接收到的电子信号转化为成数字图像在检测人员的计算机显示屏上显示，评定人员就可以实时对检测结果进行评定。该装置针对不同容积储罐罐壁纵向幅值的变化，要实现O到3米焊缝的检测，纵向运动机构自动实现运动的连续控制，即首先利用纵向升降层运动机构完成1.8米的焊缝检测，当焊缝长度超过1.8米时，即当X射线探伤机7和数字成像装置16向下运动到拉伸层架4的最低端时还不足以满足3米长焊缝检测要求时，便要求拉伸层架4向下伸出实现增程。切换方式是通过接近开关，当检测仪器接近拉伸层架底端时接近开关闭合升降层伺服电机14停机、拉伸层伺服电机8工作，实现平稳的自动切换到纵向拉伸层运动机构，实现连续、平稳的运动控制。这样就可以实现数字成像装置和X射线探伤机从O米到3米运动行程的同步连续平稳纵向垂直运动，从而实现储罐纵缝的数字检测。当数字成像系统将采集到的环焊缝和纵焊缝数字图像信息传输到检测人员的计算机显示屏上，由评定人员实时对检测结果进行评定并存贮。确保了检测结果的可靠、客观、完整、准确，大幅度提高储罐焊缝检测效率并通过网络传输，实现远程评定，大大提高检测效率，降低劳动强度。
权利要求
1.一种储罐焊缝X射线数字化无损检测装置，主要包括骑坐式门型机架、运动导向机构(2)、横向运动机构(11)、纵向运动机构以及数字成像系统；所述的骑坐式门型机架由外机架(I)和内机架(18)组成，所述的外机架(I)和内机架(18)通过固定销(12)及定位块(13)连接，内外机架(1，18)间装有机械缓冲器(10);外机架(I)的上端装有横向运动机构(11);外机架(I)和内机架(18)的下部分别装有两套运动导向机构(2);内外机架(1，18)相对的内侧各装有一套纵向运动机构。
2.根据权利要求1所述的储罐焊缝X射线数字化无损检测装置，其特征在于:所述的运动导向机构(2 )安装在支座(19 )上，支座(19 )固定于外机架(I)和内机架(18 )上，所述的运动导向机构(2 )主要由外壳(33 )、螺母(34)、手轮(35 )、螺杆(36 )、导向块(37 )和顶轮(38)组成，所述的外壳(33)、螺母(34)及螺杆(36)螺纹配合；螺杆(36)的一端固定手轮 (35)，螺母(34)的另一端固定顶轮(38)，螺母(34)的导向槽中置有导向块(37)。
3.根据权利要求1所述的储罐焊缝X射线数字化无损检测装置，其特征在于:所述的横向运动机构(11)通过螺栓(23)安装在外机架(I)的上端，由两个水平移动轮组(22)、一根行走梁(24)、两台横向运动电机(25)及配套的减速装置(26)组成，水平移动轮组(22)通过定位销轴(30)和紧定螺栓(31)固定于行走梁(24)的两端，横向运动电机(25)及配套的减速装置(26)分别固定在水平移动轮组(22)的另一侧，且在行走梁(24)的两端面固定卡槽板(32)。
4.根据权利要求1所述的储罐焊缝X射线数字化无损检测装置，其特征在于:所述的纵向运动机构包括纵向升降层运动机构和纵向拉伸层运动机构；所述的纵向拉伸层运动机构由前导轨(3)、拉伸层架(4)、后导轨(5)、动滑块二(27)、定滑块(20)、拉伸层丝杠(15)、拉伸层伺服电机(8)组成，拉伸层伺服电机(8)与拉伸层丝杠(15)连接，带动拉伸层架(4)通过动滑块二(27)沿镶嵌在外机架(I)或内机架(18)上的机架导轨(28)纵向运动，定滑块(20)和镶嵌在拉伸层架(4)的后导轨(5)可起到导向作用；所述的纵向升降层运动机构由动滑块一(21)、升降层丝杠(29)、升降层伺服电机(14)、X射线探伤机机座(6)及数字成像装置机座(17)组成，所述的升降层伺服电机(14)连接升降层丝杠(29)，带动X射线探伤机机座(6)及数字成像装置机座(17)通过动滑块一(21)沿镶嵌在拉伸层架(4)的前导轨(3)纵向移动。
5.根据权利要求1所述的储罐焊缝X射线数字化无损检测装置，其特征在于:所述的数字成像系统包括X射线探伤机(7)及数字成像装置(16)，X射线探伤机(7)安装在X射线探伤机机座(6 )上，数字成像装置(16 )安装在数字成像装置机座(17 )上。
6.根据权利要求1所述的储罐焊缝X射线数字化无损检测装置，其特征在于:所述的外机架(I)和内机架(18)的顶部分别焊有吊耳(9)。
7.利用权利要求1所述装置的检测方法，其特征在于:该方法包括环焊缝及纵焊缝检测，所述的环焊缝检测，首先在施工现场用吊车将检测装置吊装起，使其骑跨到罐壁板上，检测人员在检测车内通过电控系统下达指令，控制由运动导向机构、横向运动机构、纵向运动机构组成的同步伸缩控制系统，操作检测装置自动运行，使焊缝处于X射线探伤机与数字成像装置之间的位置；然后调节分别安装在内层纵向运动机构上的2个伺服电机(8，14)，使得数字成像装置和X射线探伤机处于对应期望检测区域位置的起始点，开启X射线探伤机和数字成像装置的电源，X射线探伤机发出的X射线穿过焊缝被衰减一定的强度后被数字成像装置接收到，数字成像装置将测量到的X射线的强度转化为电子信号，传输给主机，主机将接收到的电子信号转化为成数字图像在检测人员的计算机显示屏上显示，评定人员实时对检测结果进行评定。
8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于:所述的纵焊缝检测时，首先利用纵向升降层运动机构，使数字成像装置和X射线探伤机处于对应期望检测区域位置的起始点开始检测，完成1.8米的焊缝检测，当焊缝长度超过1.8米时，自动平稳切换到纵向拉伸层运动机构，实现连续、 平稳的运动控制。
全文摘要
本发明涉及一种储罐焊缝X射线数字化无损检测装置及利用该装置的检测方法。主要解决现有X射线胶片法探伤成本高、影响检测质量的问题。该装置包括骑坐式门型机架、运动导向机构、横向运动机构、纵向运动机构以及数字成像系统；所述的骑坐式门型机架由外机架和内机架组成，内外机架间装有机械缓冲器；外机架的上端装有横向运动机构；外机架和内机架的下部分别装有两套运动导向机构；内外机架相对的内侧各装有一套纵向运动机构；利用该装置中的各机构采用同步伸缩驱动控制的方法，实现数字成像装置和X射线探伤机从0米到3米焊缝的化无损检测。该方法自动化程度高，定位精度高，成像快速，能够可靠、客观、准确地完成储罐焊缝X射线数字化检测作业。
文档编号G01N23/04GK103196928SQ201310098439
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者刘家发, 徐峰, 李春文, 任福深, 张方舟 申请人:中国石油天然气集团公司, 大庆石油管理局, 大庆油田建设集团有限责任公司