設(shè)備技術(shù)要求

1、范圍

本技術(shù)條件適用于本次用桁架側(cè)懸掛式焊縫超聲波自動(dòng)探傷系統(tǒng)，包括桁架機(jī)械結(jié)構(gòu)、探頭架和電氣控制部分，不含超聲波儀器部分。

本次設(shè)備適用的鋼管規(guī)格見表1。

表1 鋼管規(guī)格

2、設(shè)備功能及組成要求

2.1設(shè)備的功能描述

本項(xiàng)目需滿足螺旋埋弧焊管生產(chǎn)線超聲波連續(xù)探傷要求，設(shè)備應(yīng)為全新設(shè)計(jì)加工，安裝在現(xiàn)有超聲波連續(xù)探傷工位，替代原有設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)鋼管全焊縫的超聲波自動(dòng)探傷。

2.2 設(shè)備的組成

螺旋焊管焊縫超聲波檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)形式為桁架式結(jié)構(gòu)，其主要由桁架及附屬部件、焊縫探架車、焊縫探架升降機(jī)構(gòu)、焊縫探頭架、焊縫激光跟蹤系統(tǒng)、噴標(biāo)機(jī)構(gòu)、供水系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。

3、技術(shù)要求

3.1 檢測(cè)內(nèi)容

檢測(cè)項(xiàng)目：焊縫的縱向、橫向缺陷檢測(cè)；熱影響區(qū)分層缺陷檢測(cè)；

檢測(cè)區(qū)域：焊縫縱向、橫向檢測(cè)：100％焊縫

熱影響區(qū)分層：焊縫兩側(cè)各25 mm

檢測(cè)方法：水膜法。

3.2 主要技術(shù)指標(biāo)

3.2.1 檢測(cè)探頭線速度： 0～15m/Min；
3.2.2 檢測(cè)能力：325-813mm≥15 根/小時(shí)，813-1016mm≥12 根/小時(shí),

                1016-1820mm≥10 根/小時(shí)；（包括進(jìn)出管）
3.2.3 焊縫缺陷定位誤差：≤±30mm（焊縫螺旋線方向）；
3.2.4焊縫檢測(cè)盲區(qū)（管端）：≤ 300mm；
3.2.5 檢出率:  100％ （在樣管上）；

3.2.6 漏檢率： 0％ （在樣管上）；
3.2.7 誤報(bào)率： ≤ 3次（在整根鋼管上）；
3.3檢測(cè)工藝要求

3.3.1 工藝流程介紹

   超聲波自動(dòng)探傷崗位位于水壓機(jī)后，水壓后鋼管通過(guò)輥道輸送至自動(dòng)探傷崗位，旋轉(zhuǎn)輥帶動(dòng)鋼管旋轉(zhuǎn)和探傷車行走共同完成整個(gè)探傷檢驗(yàn)過(guò)程，鋼管檢驗(yàn)完成后，鋼管進(jìn)入下一工序，探傷車返回。

3.3.2崗位工藝圖

     按車間現(xiàn)有情況布置

3.3.3 設(shè)備檢測(cè)工藝流程要求

3.3.3.1 整套設(shè)備應(yīng)具有自動(dòng)、半自動(dòng)兩種功能模式

3.3.3.2  其他重要功能要求

1）探頭架小車、跟蹤系統(tǒng)采用伺服電機(jī)控制。

2）控制系統(tǒng)采用西門子PLC控制，輸出增加繼電器隔離放大。

3）接近開關(guān)、光電開關(guān)采用圖爾克、歐姆龍產(chǎn)品，提高控制精度和可靠性。

4）有緊急停止控制。

5）操作面板上應(yīng)顯示元件工作狀態(tài)。

6）行走、旋轉(zhuǎn)既可單獨(dú)操作，又可聯(lián)動(dòng)。

7）快進(jìn)、快退設(shè)置單獨(dú)操作。

8）系統(tǒng)設(shè)有防誤操作設(shè)計(jì)。

3.3.3執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

API SPEC 5L 《管線鋼管規(guī)范》（第46版）；

GB/T 9711-2017《石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管》；

SY/T 6423.2 《石油天然氣工業(yè)鋼管無(wú)損檢測(cè)方法 第2 部分：焊接鋼管焊縫縱向和/

或橫向缺欠的自動(dòng)超聲檢測(cè)》

3.4 探傷設(shè)備的技術(shù)要求

3.4.1設(shè)備改造概述

本次改造，保留原有的焊縫探傷儀。

3.4.2 設(shè)備組成部分及要求

    采用桁架懸臂行車結(jié)構(gòu)，斷面呈直角三角形的桁架主梁側(cè)壁上下布置兩根直線滑軌，滑軌中間安裝傳動(dòng)齒條，懸臂行車通過(guò)滑塊固定在滑軌上，通過(guò)行車上減速電機(jī)安裝的齒輪與齒條嚙合驅(qū)動(dòng)行車運(yùn)動(dòng)。行車前部的可升降的懸臂下掛焊縫探架，焊縫探架可在激光圖像跟蹤系統(tǒng)控制下進(jìn)行微調(diào)，焊縫偏移過(guò)大可通過(guò)行車運(yùn)動(dòng)調(diào)整。懸臂行車沿與被測(cè)管平行布置的桁架主梁作直線運(yùn)動(dòng)，被測(cè)管在兩組旋轉(zhuǎn)托輥驅(qū)動(dòng)下做圓周運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)在PLC系統(tǒng)的控制下，使得焊縫探架相對(duì)于鋼管做螺旋運(yùn)動(dòng)，軌跡與螺旋焊縫重疊。

1） 組成：桁架及探架、懸臂梁、行車，桁架應(yīng)按雙焊縫探架，26米長(zhǎng)設(shè)計(jì)。

2） 桁架主梁：主體采用厚壁（≥10mm）矩形合金無(wú)縫管焊接而成，具有極高的剛性和穩(wěn)定性。傳動(dòng)導(dǎo)向采用經(jīng)高剛性滾柱直線導(dǎo)軌，保證探傷行車在較高的速度下運(yùn)行平穩(wěn)；主梁后部應(yīng)設(shè)置一個(gè)有護(hù)欄的走臺(tái)，便于拖鏈檢修。

3） 桁架及探架、懸臂梁、行車機(jī)加工精度為7級(jí)，形位公差精度為8級(jí)。

4）桁架組對(duì)調(diào)整后測(cè)量，底座板面鉛錘高差不大于5mm，滑軌、齒條固定板前加工面直線偏差不大于0.5mm，平面度偏差不大于2.2mm/全長(zhǎng),分段不大于0.5mm/m。

5）滑軌、齒條安裝后測(cè)量，上下兩滑軌對(duì)側(cè)平行度偏差不大于0.75mm/全長(zhǎng)。

6） 行車與鋼管運(yùn)行中心線水平偏差不得大于±3mm，垂直方向偏差不得大于±5mm。

3.4.2.1 桁架及附屬部件

桁架主梁應(yīng)采用厚壁矩形合金無(wú)縫管焊接，以保證其剛性和穩(wěn)定性。采用齒輪齒條傳動(dòng)，高剛性滾柱直線導(dǎo)軌導(dǎo)向，保證探傷行車在較高的速度下運(yùn)行平穩(wěn)；同時(shí)桁架需考慮電纜拖鏈的安裝及檢修，應(yīng)設(shè)置有護(hù)欄的走臺(tái)和扶梯。

3.4.2.2 探傷小車及探架升降機(jī)構(gòu)

探傷部分由兩個(gè)單獨(dú)小車組成，其動(dòng)力單元由一套伺服系統(tǒng)構(gòu)成，能保證兩個(gè)小車間不小于1000mm的電動(dòng)調(diào)節(jié)余量。其中一個(gè)小車安裝兩套縫探探架，兩套縫探探架間500mm調(diào)節(jié)余量，另一個(gè)小車預(yù)留安裝母材探傷裝置。探傷小車需運(yùn)行平穩(wěn)、無(wú)卡阻，小車起、止點(diǎn)需設(shè)置電氣和機(jī)械限位，起止點(diǎn)附近設(shè)置減速傳感器。小車運(yùn)行速度：0～30 米/分鐘。升降機(jī)構(gòu)主要是調(diào)節(jié)探頭架與鋼管的距離，由直線導(dǎo)軌導(dǎo)向裝置、減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲桿提升機(jī)構(gòu)構(gòu)成，主要完成探頭架的升或降，以滿足探頭與鋼管表面的合適距離。探架升降機(jī)構(gòu)需在兩側(cè)安裝直線導(dǎo)軌，保證其運(yùn)行穩(wěn)定。

3.4.2.3 焊縫探架

焊縫探架應(yīng)按側(cè)向氣缸起落形式設(shè)計(jì)制作，雙焊縫探架設(shè)計(jì)，要求數(shù)控加工,精度不大于0.02mm。

3.4.2.4焊縫激光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)

跟蹤機(jī)構(gòu)是焊縫激光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，與焊縫激光跟蹤系統(tǒng)配合使用。跟蹤機(jī)構(gòu)采用滾珠絲桿傳動(dòng)，動(dòng)作迅速，傳動(dòng)間隙小，跟蹤伺服電機(jī)安裝于絲桿的一端，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)探頭架移動(dòng)，移動(dòng)行程±100mm。應(yīng)采用進(jìn)口品牌，META或基恩士。

1)焊縫激光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)應(yīng)具有很好的抗干擾能力，且對(duì)探傷信號(hào)或其他設(shè)備無(wú)影響；

2)系統(tǒng)可檢測(cè)的小焊縫高度為0.5mm，檢測(cè)焊縫寬度10-30 mm，跟蹤精度±0.5mm，跟蹤范圍±100mm，跟蹤速度≥40mm/秒；

3)系統(tǒng)應(yīng)能適應(yīng)焊縫兩側(cè)存在一定積水、帶銹和不帶銹鋼管、補(bǔ)焊焊縫、較強(qiáng)光線照射等特殊情況下的跟蹤。

 4）激光跟蹤系統(tǒng)需要安裝在兩套探架上，同時(shí)跟蹤檢測(cè)兩條焊縫。

3.4.2.5 電氣控制部分

系統(tǒng)應(yīng)采用西門子PLC控制完成，分布式I/O模塊控制結(jié)構(gòu)。總線采用PROFINET總線以太網(wǎng)總線接口MES系統(tǒng)連接。高分辨率人機(jī)對(duì)話觸摸屏，顯示工作畫面，參數(shù)輸入以及相關(guān)信息的提示，異常報(bào)警記錄、故障查找指導(dǎo)功能等，中文顯示。各電機(jī)參數(shù)、伺服調(diào)速參數(shù)、自動(dòng)跟蹤數(shù)據(jù)及設(shè)備參數(shù)、壓縮空氣壓力、耦合水參數(shù)等進(jìn)入PLC，在人機(jī)畫面顯示并有報(bào)警提示。同時(shí)人機(jī)畫面內(nèi)容在探傷工控機(jī)中顯示，方便崗位操作人員及時(shí)查看。

人機(jī)界面采用進(jìn)口10英寸高分辨率觸摸屏或者23寸以上組態(tài)大屏幕顯示器，觸摸屏采用西門子品牌。

3.4.2.6噴標(biāo)系統(tǒng)

噴標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理美觀，標(biāo)記點(diǎn)應(yīng)為直徑不大于15mm的圓點(diǎn)，并且在噴標(biāo)前需對(duì)鋼管表面耦合水進(jìn)行吹開后再噴標(biāo)。噴槍需具備自清洗功能，防止堵塞。    

3.4.2.7耦合水系統(tǒng)

供方在探傷行車上有耦合水箱，材質(zhì)為304不銹鋼，要求設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，能滿足工作要求，無(wú)氣泡。