X射線探臂升降裝置及射線檢測(cè)室的設(shè)計(jì)改造

劉 欣

（寶雞鋼管公司資陽鋼管廠，四川 資陽641304）

0 前 言

目前，焊接鋼管制造過程中會(huì)采用X射線工業(yè)電視檢測(cè)設(shè)備對(duì)焊接鋼管進(jìn)行全焊縫100%檢測(cè)。近年來，隨著DR平板技術(shù)的日臻成熟，部分生產(chǎn)企業(yè)已將其成功應(yīng)用于焊管檢測(cè)領(lǐng)域。它的工作原理是圖像接收轉(zhuǎn)換設(shè)備保持與射線源的垂直布置，使鋼管焊縫由運(yùn)管小車控制同步通過X射線源窗口，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管的全焊縫100%檢查。但是保證穩(wěn)定的、可方便調(diào)節(jié)的探臂升降裝置是非常必要的，而早期的裝置采用的是配重式手動(dòng)絲桿調(diào)節(jié)模式，配重箱前端為支點(diǎn)，支點(diǎn)與配重箱之間設(shè)置絲桿調(diào)節(jié)手柄，這樣就造成了調(diào)節(jié)幅度受限且操作不便。

寶雞鋼管公司資陽鋼管廠φ 820機(jī)組生產(chǎn)線的X射線檢測(cè)室建成于1977年，采用的是半封閉式的工作狀態(tài)，工作過程中產(chǎn)生的射線易對(duì)環(huán)境及人體造成輻射，因此必須要做好射線防護(hù)設(shè)施的屏蔽工作，避免射線對(duì)環(huán)境及人體造成傷害。為從根本上解決此問題，寶雞鋼管公司資陽鋼管廠對(duì)該裝置及設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，收到了較好的使用效果。

1 X射線工業(yè)電視檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成

X射線工業(yè)電視檢測(cè)系統(tǒng)一般由射線實(shí)時(shí)成像和機(jī)械控制兩部分組成。

1.1 實(shí)時(shí)成像

X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)方法在射線透照的同時(shí)即可觀察到圖像。其中最重要的過程是利用熒光屏將X射線照相的強(qiáng)度分布轉(zhuǎn)換為可見光圖像。射線源透過工件后，在熒光屏檢測(cè)器上生成可見光圖像，通過電視攝像機(jī)后，將圖像或直接顯示或通過計(jì)算機(jī)處理后顯示在電視監(jiān)視屏上，評(píng)定工件內(nèi)部質(zhì)量。

1.2 機(jī)械控制

該系統(tǒng)一般布置在固定探傷長(zhǎng)廊內(nèi)。在長(zhǎng)廊內(nèi)，X射線管由探臂托舉從而懸空。鋼管置于運(yùn)管小車上，通過控制運(yùn)管小車的行走完成對(duì)鋼管焊縫的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)檢測(cè)。

由于鋼管規(guī)格不同，射線管與被檢工件之間的間距也會(huì)不同。標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求X射線管與被檢測(cè)物件的距離是一相對(duì)固定值（焦距），這就要求托舉射線管的探臂可做不同高度的調(diào)整，進(jìn)而得到需要的射線透照焦距。

2 裝置及設(shè)施存在的問題

2.1 射線檢測(cè)室

2.1.1 改造前的工作方式

圖1所示為改造前X射線檢測(cè)室布置。

工作時(shí)X射線檢測(cè)車的接管器接管上車，檢測(cè)車快速前進(jìn)到位，旋轉(zhuǎn)輥旋轉(zhuǎn)，檢測(cè)車按檢驗(yàn)速度后退實(shí)現(xiàn)X射線檢查。

圖1 改造前的X射線檢測(cè)室布置圖

檢驗(yàn)完成后升起小車上的撥管器將鋼管撥到另一側(cè)的滾動(dòng)臺(tái)架，隨后進(jìn)行下一根鋼管的檢驗(yàn)。

2.1.2 存在的問題

從圖1可看出，現(xiàn)有射線檢查房的長(zhǎng)度不足，射線源安裝位置距檢查房門洞約7.8 m。鋼管開始檢查時(shí)，有約4.7 m長(zhǎng)的部分鋼管在檢查房外，不能實(shí)現(xiàn)關(guān)門檢查，因此在射線機(jī)工作時(shí)有部分射線會(huì)通過鋼管內(nèi)部和檢查門泄漏。

2.2 X射線管探臂

2.2.1 配重式探臂的構(gòu)成

傳統(tǒng)的X射線工業(yè)電視檢測(cè)設(shè)備配重式滑架探臂升降調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 配重式滑架探臂升降調(diào)整裝置示意圖

該裝置有三大部分，主要組成如下：

（1）機(jī)架部分。包括1個(gè)機(jī)座、2個(gè)升降導(dǎo)向柱和1個(gè)上框架。主要功能是固定設(shè)備，并在探臂升降過程中起導(dǎo)向作用。

（2）升降調(diào)整機(jī)構(gòu)部分。包括1個(gè)絲母座、1個(gè)升降絲桿和1套齒輪機(jī)構(gòu)。主要功能是提升探臂，滿足不同規(guī)格鋼管的檢測(cè)要求。

（3）探臂升降部分。包括4段探臂、1個(gè)探臂桿壓環(huán)、1個(gè)滑架及1個(gè)配重箱。主要功能是探臂在動(dòng)力調(diào)整機(jī)構(gòu)的作用下實(shí)現(xiàn)升降，將X射線管托舉到鋼管內(nèi)部合適的位置進(jìn)行鋼管焊縫檢測(cè)工作。

2.2.2 探臂存在的問題

首先由于配重和探臂總是難以找到合適的平衡，探臂存在前端下栽和上翹的問題，導(dǎo)致每次調(diào)整鋼管規(guī)格時(shí)，對(duì)焊縫中心定位存在難度。再者，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受力不均易造成探臂升降受阻。

該裝置不足主要體現(xiàn)在：①使用配重箱占據(jù)較大空間、現(xiàn)場(chǎng)零亂；②配重難以找到平衡；③齒輪因受力不均易造成卡阻現(xiàn)象。

3 改造設(shè)計(jì)

3.1 射線檢測(cè)室的改造

在原有檢測(cè)室的兩端各增加一個(gè)1 600 mm的固定鉛房（前端進(jìn)門的鉛房采用兩扇門對(duì)開的方式），這樣檢測(cè)室的總體尺寸加大到27 580 mm（24 380 mm+1 600 mm+1 600 mm），就可將最大長(zhǎng)度尺寸為12 500 mm的被檢測(cè)鋼管全部包容到封閉的防護(hù)裝置內(nèi)部。改造后的檢測(cè)室如圖3所示。

圖3 改造后的X射線檢測(cè)室示意圖

3.2 X射線探臂的改造

配重式探臂的支承點(diǎn)到檢測(cè)室尾端墻壁至少需要5 000 mm的活動(dòng)空間，因此利用原探臂至少需要27 580+5 000=32 580 mm的長(zhǎng)度空間，原有的探臂是無法滿足現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地封閉檢查的要求。因此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況必須將探臂改成無配重式探臂（如圖4所示）。

圖4 無配重導(dǎo)向式探臂調(diào)整裝置示意

新的探臂調(diào)整裝置主要分為三大部分：

（1）機(jī)架部分。包括基座、機(jī)體等，把機(jī)體做成整體的矩形框架結(jié)構(gòu)，升降導(dǎo)軌安裝在機(jī)體的2個(gè)側(cè)面上。

（2）升降調(diào)整機(jī)構(gòu)部分。包括電機(jī)減速機(jī)、2條升降導(dǎo)軌、2個(gè)升降導(dǎo)輪軸等。主要功能是調(diào)整探臂的升降，滿足不同規(guī)格鋼管的檢測(cè)要求。

（3）探臂升降部分。包括1個(gè)升降鉛塊、軸承組以及安裝于升降滑塊上的4段探臂。

4 改造設(shè)計(jì)后的效果

4.1 工作方式

在采用無配重導(dǎo)軌式探臂后不僅將小車的行走軌道向長(zhǎng)廊后端延長(zhǎng)了2.8 m的行走空間，而且還省略了配重箱到支點(diǎn)的2.8 m的長(zhǎng)度空間，這樣就增加近6 m的長(zhǎng)度空間。

4.2 優(yōu)點(diǎn)

對(duì)探臂升降裝置和射線檢測(cè)室進(jìn)行改造后，主要解決了兩個(gè)方面的問題：①探臂前端下栽和上翹的問題；②射線檢查工作中不能全封閉射線檢測(cè)室的問題。

經(jīng)過運(yùn)行測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：①去除配重箱，減少了空間占用；②結(jié)構(gòu)合理，升降平穩(wěn)；③調(diào)整便利，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率；④減少設(shè)備故障率；⑤在輻射防護(hù)可靠性方面，完全達(dá)到了國(guó)家防輻射許可要求，實(shí)現(xiàn)了外圍環(huán)境安全。改造如圖5所示。

圖5 改造后的射線檢測(cè)室俯視圖

5 結(jié) 語

探臂升降裝置的工作狀態(tài)直接影響該工作崗位的工作質(zhì)量和效率，提高和完善設(shè)施、設(shè)備的管理水平，對(duì)企業(yè)有著積極意義。在鋼管制造的流水線作業(yè)中，因不同規(guī)格需要進(jìn)行焦距調(diào)整時(shí)，采用該裝置可明顯提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；而且改造后的設(shè)備和設(shè)施布局合理、運(yùn)行平穩(wěn)，無論從安全及規(guī)范化管理，還是適用性角度考慮都有著良好的推廣前景。

［1］劉家發(fā)，李紹臣，顧晶偉，等.移動(dòng)式X射線電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研制［C］//第十次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第2冊(cè)），2001：159-162.

［2］艾維平.DXR250RT平板探測(cè)器X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)的研究［D］.蘭州：蘭州理工大學(xué)，2007.

［3］董欣媛.數(shù)字 X射線影像設(shè)備（DR系統(tǒng)）的研究［D］.北京：北京交通大學(xué)，2010.

［4］馬躍洲，何山林，陳明，等.線陣技術(shù)在焊管檢測(cè)中的應(yīng)用［J］.蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，33（04）：22-26.

［5］強(qiáng)天鵬.射線檢測(cè)［M］.2版.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007：206-210.

［6］API SPEC 5L，管線鋼管規(guī)范（44 版）［S］.

［7］楊寶剛，金虎，任華友，等.復(fù)合材料的射線檢測(cè)技術(shù)［J］.宇航材料工藝，2004（02）：26-28.

［8］贠明凱，劉力.數(shù)字實(shí)時(shí)成像（DR）與X射線膠片成像對(duì)比分析［J］.CT 理論與應(yīng)用研究，2005，14（03）：13-17.

［9］梁麗紅，孔凡琴，路宏年.X射線非晶硅面陣探測(cè)B級(jí)像質(zhì)的研究［J］.無損檢測(cè)，2005，27（03）：113-116.

［10］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［11］王立濤.管線鋼的性能要求和元素控制［J］.鋼鐵研究，2004（04）：13-17.