【正文】 征。這種傳感器具有精度高、抗干擾、數(shù)據(jù)處理簡單等優(yōu)點(diǎn)。采用攝像頭作為檢測單元實(shí)現(xiàn)自動跟蹤需要進(jìn)行圖象處理，其運(yùn)算代價較高，對控制器的運(yùn)算速度具有很高的要求，在焊縫的高速檢測中應(yīng)用還有一段距離，目前主要用于人工操作的跟蹤系統(tǒng)。目前的探傷跟蹤系統(tǒng)中多采用電磁式差動傳感器和攝像頭作為焊縫位置檢測單元。數(shù)字量輸出卡用于控制伺服系統(tǒng)的上電、操作模式以及指示燈的狀態(tài)。這里采用一臺Pentirun586工業(yè)控制計算機(jī)作為系統(tǒng)主機(jī)，編制了基于Windows95的圖形模式操作軟件，可在顯示器上實(shí)時顯示焊縫外觀的三維信息，并且具有設(shè)備的各種狀態(tài)顯示和報警提示，易于掌握和使用。(1)工業(yè)控制計算機(jī)。上式Wo為電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，WM為電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩。電機(jī)軸到絲杠軸的減速比為9，絲杠的螺距為6mm,電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為300 r/min，由上述參數(shù)得到水平垂直機(jī)構(gòu)的最大跟蹤線速度為2m/min，根據(jù)實(shí)際條件下測得的焊縫偏移統(tǒng)計數(shù)據(jù)，此系統(tǒng)能夠滿足跟蹤速度的要求。探頭架安裝在垂直螺母上。另一個為水平方向，帶動探頭架在水平面內(nèi)沿鋼管母線方向移動，以實(shí)現(xiàn)對鋼管焊縫偏移的跟蹤。 4)水平跟蹤范圍:士300 mm。焊縫寬度830mm.2)焊縫切線運(yùn)動速度:≤8m/min。75176。帶鋼寬度5501500mm 。 螺旋鋼管焊縫自動超聲探傷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ，采用兩臺交流變頻調(diào)速電機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸小車的進(jìn)給和鋼管的旋轉(zhuǎn)，由于鋼管的質(zhì)量大，鋼管的進(jìn)給和旋轉(zhuǎn)無法嚴(yán)格同步，在檢測初始階段尤顯著，因而焊縫跟蹤系統(tǒng)是焊縫自動探傷設(shè)備的關(guān)鍵部分。理想情況下，鋼管的焊縫為一參數(shù)固定的螺旋線，但在鋼管焊接過程中有時會出現(xiàn)偏差，造成鋼管焊縫幾何參數(shù)發(fā)生變化，因而要求檢測設(shè)備能夠補(bǔ)償這一種變化。由于超聲探頭系統(tǒng)本身的原理和結(jié)構(gòu)的限制，要求探頭系統(tǒng)必須具有很高的定位精度。為保證檢測的精度和可靠性，超聲探頭系統(tǒng)需要安裝在焊縫跟蹤系統(tǒng)上進(jìn)行工作。運(yùn)輸小車用于移動鋼管，檢測時，將鋼管放在運(yùn)輸小車上送到焊縫跟蹤系統(tǒng)下方，小車一邊前進(jìn)，一邊旋轉(zhuǎn)鋼管，兩種運(yùn)動合成為鋼管的螺旋運(yùn)動，理想情況下，鋼管的進(jìn)給和旋轉(zhuǎn)嚴(yán)格同步，在鋼管焊縫螺旋角不變的條件下，焊縫嚴(yán)格位于探傷系統(tǒng)的檢測范圍內(nèi)。 掃描顯示缺陷，整個系統(tǒng)由超聲波探傷儀、運(yùn)輸小車和焊縫跟蹤機(jī)構(gòu)組成。它利用超聲波的反射特性，在熒光屏上以縱坐標(biāo)代表反射回波的幅度，以橫坐標(biāo)代表反射回波的傳播時間，根據(jù)缺陷反射波的幅度和時間來確定缺陷的大小和存在的位置。焊縫探傷比較有效的手段是采用脈沖反射式超聲波檢測技術(shù)。程序中設(shè)缺陷波閘門寬度為9us。設(shè)△L= L / 8, 當(dāng)探頭的K = 2 時, sinβ≈0. 9(β是超聲波折射角) , 則超聲波在△tL 中的往返傳播時間為式中C 鋼中的橫波速度C = 3 230m/ s一個探頭掃查6△t , 焊縫另一側(cè)探頭也掃查6△t兩探頭主聲束覆蓋整個焊縫以防止漏檢。兩個探頭對同一段焊縫掃查, 其分布情況如圖1 所示。15mm。這樣在檢測過程中始終保證探頭架處于動態(tài)平衡狀態(tài)( ) 。本文將首先介紹一種用于螺旋焊接鋼管焊縫檢測的自動化超聲波探傷系統(tǒng)整體組成，然后介紹作為檢測設(shè)備核心的焊縫跟蹤機(jī)構(gòu)的機(jī)械和電氣結(jié)構(gòu)，并介紹了系統(tǒng)自動探傷的工作過程。1. 組焊完成后將對接焊縫余高去除，2. 圖中的 部分為線切割部位（a）1. 組焊完成后將對接焊縫余高去除，2. 圖中的 部分為線切割部位(b)1. 組焊完成后將對接焊縫余高去除，2. 圖中的 部分為線切割部位(c)　人工分層缺陷試樣應(yīng)用電磁超聲波在螺旋焊管生產(chǎn)線上對板材進(jìn)行自動化檢測, 探傷靈敏度高, 檢測速度快, 探頭布置少, 掃查范圍廣, 無需耦合劑, 對焊接質(zhì)量無影響,儀器調(diào)校效率高, 操作便利, 完全滿足現(xiàn)行鋼管檢測和附加標(biāo)準(zhǔn)的要求, 能有效地檢測出板材分層缺陷。將6mm 人工分層反射波高調(diào)節(jié)為滿幅度的100% 作為合格極限。B.帶鋼兩側(cè)固定掃查C.評定結(jié)果手動檢測A型超聲脈沖反射法對板邊緣和板體中部的母材可疑缺陷噴標(biāo)部位進(jìn)行壓電超聲手動復(fù)檢。　帶鋼板材掃查方法項目檢測方式檢測范圍A.帶鋼體中固定掃查電磁超聲脈沖反射法A. 對帶鋼板體母材≥ 25%的表面覆蓋面積進(jìn)行超聲波自動掃查探傷。探頭數(shù)量=( 3 090 100) 80/10 00050%= ≈ 12(只)（1）　工藝流程。③ 該探頭數(shù)量計算值與邊探探頭布置數(shù)量無關(guān)。說明: ①邊探覆蓋面積按實(shí)際布置探頭數(shù)量并減去重合量計算。 ②探頭晶片直徑20mm與一個正弦波軌跡的長度的乘積所形成的面積就是單個探頭的掃查面積。㎡。則: 一只探頭的掃查面積為( 2 80 3．14) 20≈110185。由于曲軸的1轉(zhuǎn)為探頭的1個往復(fù), 則探頭1個往復(fù)的時間為60 247。（3） 探頭掃查面積計算1）單個探頭掃查面積已知: 電機(jī)轉(zhuǎn)速為1 520 r/m in, 減速比為1：40, 曲輪半徑為80mm, 探頭直徑為20mm, 進(jìn)板速度選快速檔, v = 6m /m in= 100mm / s。 探頭布置示意圖 探頭掃查面積示意圖（2） 探頭的檢測區(qū)域圖3中, 中部探頭左右擺動探傷的鋼板區(qū)域?qū)挾菴 = A 2B, A 為鋼板總寬度, B 為邊探所探傷的鋼板區(qū)域?qū)挾取?探頭機(jī)械結(jié)構(gòu) 探頭掃查軌跡 探頭布置及數(shù)量的確定（1）探頭布置用超聲波對鋼板進(jìn)行探傷時, , 。鋼板的進(jìn)板速度設(shè)置為兩檔, 快速檔6m /m in( L =160mm)、慢速檔3m /m in (L = 80 mm )。經(jīng)過多年的研究開發(fā), 國內(nèi)有關(guān)部門采用電磁超聲技術(shù)對鐵磁性材料進(jìn)行無損檢測,目前已進(jìn)入了工業(yè)應(yīng)用階段, 特別是在管材上運(yùn)用電磁超聲檢測取得了良好的效果。 如果水量大, 則不易風(fēng)干, 會影響焊接質(zhì)量。為保證各通道耦合良好、通道增益一致、邊探探頭跟蹤位置正確, 故調(diào)校設(shè)備時間較長, 且由于探頭直徑和間距決定的探傷覆蓋率等因素的影響, 無法對板厚6mm～20mm 的焊管板材進(jìn)行100% 檢測。脈沖發(fā)射法包括縱波直探頭探傷法及橫波斜探頭探傷法兩種。它使用的不是連續(xù)波，而是有一定持續(xù)時間按一定頻率發(fā)射超聲脈沖。所以，要想把探傷的方法按一種格式嚴(yán)格分類是不可能的，現(xiàn)僅就常用的金屬超聲波探傷方法綜合歸納于下表。在超聲波探傷中，由于使用的波型、發(fā)射和接收的方法、信號的顯示方式、探頭與工件耦合的特點(diǎn)、工件形狀和缺陷類型、實(shí)現(xiàn)探傷的手段等都不相同，所以從不同的方面出發(fā)，就可以按不同的歸納方式分類。超聲波探傷作為無損檢驗的一種重要手段，在工業(yè)上已獲得廣泛的應(yīng)用。按超聲波激勵方式可分為脈沖波、連續(xù)波和調(diào)頻波等探傷方法。發(fā)射電路發(fā)出頻率一定的超聲波脈沖,進(jìn)行器件檢測，檢測結(jié)果通過放大電路送到示波器的顯示屏，根據(jù)波形顯示來確定器件是否有瑕疵。；根據(jù)接收的超聲波的特征，焊管本身及其內(nèi)部是否存在缺陷及缺陷的特性。由此可見，超聲檢測在焊管的檢測中有著廣泛的用途，同時也占據(jù)著非常重要的作用，下面就超聲檢測技術(shù)加以詳細(xì)說明超聲波無損檢測主要是基于超聲波在試件中的傳播特性。目前已經(jīng)超過了射線檢測，成為最普遍應(yīng)用的無損檢測方法。超聲檢測方法除了具有設(shè)備簡單，使用方便和安全性好，檢測范圍廣等根本性的優(yōu)點(diǎn)外，超聲檢測產(chǎn)生的時域波形信號形式，使得計算機(jī)信號處理、模式識別和人工智能等技術(shù)能夠方便的用于檢測過程。它不僅對平面缺陷很敏感，而且對夾渣和氣孔也有較高的靈敏性。射線檢測法雖然可以用于檢測內(nèi)部缺陷，但是它對裂紋等面形缺陷檢測靈敏度低，另外由于其檢測速度慢，并且需要專門的防護(hù)設(shè)備，因而大大限制了該方法的應(yīng)用范圍。綜合分析各種檢測方法的特點(diǎn)。電磁超聲傳感器激發(fā)的超聲波可沿著管材圓周方向傳播，無須使鋼管或傳感器轉(zhuǎn)動便可掃描鋼管的圓周。超聲探傷的主要特點(diǎn)如下：1)顯示器屏幕上缺陷波的幅度與位置代表缺陷的尺寸與深度，一般較難測量缺陷真實(shí)尺寸，只有采用衍射波法可測缺陷高度；2)厚度小于8mm時，要求特殊檢驗方法；3)焊縫只須單面靠近，檢驗時間短，成本低；4)對操作人員無損害。（6）電磁超聲探傷。可需用肉眼來觀察磁痕，因此難以實(shí)現(xiàn)自動化。磁粉探傷限于檢驗鐵磁材料，要完全接近與工件表面，缺陷性質(zhì)容易辨認(rèn)，油漆與電鍍面基本不影響檢驗靈敏度，但應(yīng)做層膜厚度對靈敏度影響的試驗。鋼管的漏磁探傷技術(shù)主要分為磁粉探傷法和磁場測定法2 種。采用點(diǎn)式探頭探傷高速旋轉(zhuǎn)的方法來探測鋼管中的縱向缺陷，其檢測速度由探頭的數(shù)量和其旋轉(zhuǎn)的速度而定，一般來說比較慢，加之設(shè)備較復(fù)雜，因而其應(yīng)用不太廣泛；采用穿過式探頭檢測鋼管中的橫向缺陷，這種方法設(shè)備簡單，探傷速度快，且對鋼管表面和近表面的常見缺陷如裂口、凹面、結(jié)疤及部分外折等有較高的檢測靈敏度，因而成為鋼管檢測的主要方法?？蓹z驗各種導(dǎo)電材料焊縫與堆焊層表面與近表面缺陷。渦流探傷是利用探頭線圈內(nèi)流動的高頻電流可在焊縫表面感應(yīng)出渦流的效應(yīng)，有缺陷會改變渦流磁場引起線圈輸出(如電壓或相位)變化來反映缺陷。因此，它適用于檢測質(zhì)量高的無縫鋼管，但由于檢測速度較慢，難以在鋼管檢測的流水線上進(jìn)行快速在線檢測，因此一般作為高質(zhì)量鋼管的離線檢測手段。一般情況下，超聲探傷主要用來探測鋼管內(nèi)外表面及其內(nèi)部的縱向缺陷，根據(jù)用戶需要也可探測橫向缺陷。（3）超聲波探傷。滲透檢測適用于各種金屬工件，不要電源，缺陷性質(zhì)容易辨認(rèn)，滲透操作到顯示缺陷約半小時。對平行于射線方向的開口性缺陷有檢出能力（2）滲透探傷。射線探傷（RT）是利用電磁波穿透工件，完好部位與缺陷部位透過劑量有差異，其程度與這兩部分的材質(zhì)、射線強(qiáng)度和透過方向與缺陷尺寸有關(guān)，從而形成缺陷影像。常用的無損探傷方法有射線探傷、超聲探傷、磁粉探傷、滲透探傷和渦流探傷。如果這3方面存在不足或者受到破壞，該金屬材料即為缺陷材料。鋼管是一種金屬管道，應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的各個方面。綜合上所述，常見的焊接缺陷大致與下述因素有關(guān)。冷裂紋經(jīng)常出現(xiàn)的形態(tài)是: 焊道下裂紋、焊趾裂紋、焊縫根部裂紋, 。裂紋按照其形成原因可分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂、應(yīng)力腐蝕裂紋。 (4)　裂紋裂紋是危害嚴(yán)重的焊接缺陷, 也是焊縫中常見的缺陷。多層焊時, 如果前一層的熔渣清理不徹底, 焊接操作又未能將其完全浮出, 也會在焊縫中形成夾渣。 所示。4)使熔渣粘度太大，阻礙氣體外逸；:a. 孤立氣孔　b. 密集氣孔　c. 鏈狀氣孔　d. 蟲孔　氣孔夾渣是焊接冶金反應(yīng)產(chǎn)生的, 焊后殘流在焊縫金屬中的非金屬夾雜物。氣孔可分為孤立氣孔、密集氣孔、鏈狀氣孔和蟲孔等, 一般能導(dǎo)致焊接過程中產(chǎn)生大量氣體的因素都是產(chǎn)生氣孔的原因, 主要有以下幾個方面:1)熔化金屬冷卻太快，氣體來不及從焊縫中逸出：如風(fēng)速過大、溫度較低，或者焊工操作技術(shù)不良，運(yùn)條速度太快，使焊肉很薄，冷卻過快，氣體來不及從焊縫中逸出；2)電弧太長或太短。由于螺旋焊管在成型前用圓盤剪剪去帶鋼卷兩側(cè)各約20mm , 焊接接頭部分不會有銹蝕或污物, 并且采用雙面埋弧自動焊, 故在自動焊縫中由于焊偏及電流過小等原因可能產(chǎn)生邊緣未熔合, 而在補(bǔ)焊焊縫中(多層焊)有可能產(chǎn)生層間未熔合。產(chǎn)生原因: 焊接電流過小, 焊條焊絲偏于坡口一側(cè)或因焊條偏心使電弧偏于一側(cè), 使母材或前一道焊縫金屬未得到充分熔化就被填充金屬所覆蓋。 所示:　未焊透 (2)　未熔合是指焊縫金屬與母材之間、多焊道時焊縫金屬之間彼此沒有完全熔合在一起的現(xiàn)象。(1)熔合不良類缺陷包括未熔合和未焊透,未焊透是指焊接金屬母材與母材之間, 未被電弧熔化而留下的空隙, 對于雙面焊螺旋焊管一般產(chǎn)生在焊縫中部。但在成型焊接過程中, 由于操作失誤或工藝欠成熟等方面的原因, 導(dǎo)致焊管產(chǎn)生各種各樣的缺陷。 常見焊接缺陷分類及產(chǎn)生原因螺旋焊管是一種主要的輸送流體的焊接鋼管, 由于螺旋焊管可以由一種寬度的鋼卷連續(xù)成型焊接生產(chǎn), 容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化, 并且采用雙面埋弧自動焊的焊接型式, 又有多種探傷方法檢查把關(guān)保證焊縫質(zhì)量。 12）管端機(jī)械加工，使端面垂直度，坡口角和鈍邊得到準(zhǔn)確控制。試驗壓力和時間都由鋼管水壓微機(jī)檢測裝置嚴(yán)格控制。 10）帶鋼對焊焊縫及與螺旋焊縫相交的丁型接頭的所在管，全部經(jīng)過X射線電視或拍片檢查。8）切成單根鋼管后，每批鋼管頭三根要進(jìn)行嚴(yán)格的首檢制度，檢查焊縫的力學(xué)性能，化學(xué)成份，溶合狀況，鋼管表面質(zhì)量以及經(jīng)過無損探傷檢驗，確保制管工藝合格后，才能正式投入生產(chǎn)。若有缺陷，自動報警并噴涂標(biāo)記，生產(chǎn)工人依此隨時調(diào)整工藝參數(shù)，及時消除缺陷。內(nèi)焊和外焊均采用單絲或雙絲埋弧焊接，從而得穩(wěn)定的焊接。鋼管內(nèi)焊完畢后，焊縫旋轉(zhuǎn)半周到過鋼管上方時，外焊工對焊縫實(shí)施外焊縫焊接。4）鋼帶進(jìn)行成型器，采用外控或內(nèi)控輥式成型，進(jìn)行調(diào)型。2）鋼帶經(jīng)矯平后運(yùn)行到對焊工藝,帶鋼頭尾對接，采用單絲或雙絲埋弧焊接，在卷成鋼管后采用自