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【摘  要】本文介紹了超聲波探傷檢測系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，闡述了超聲波探傷的原理及系統(tǒng)的基本組成，在鋼材缺陷的自動檢

測方面有較好的實(shí)用效果．

O.前言

超聲波檢測根據(jù)使用方式的不同  可分為手動探傷和自動化探傷兩種。由于手動探傷具有投資低、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)．國內(nèi)鋼鐵廠多采用此方式．但手動探傷也存在著許多無法彌補(bǔ)的缺點(diǎn)．第一探傷時(shí)間長、生產(chǎn)效率低：第二探傷勞動強(qiáng)度大容易疲勞：第三難以保證超聲波波束loo％地覆蓋鋼板表面。從而不可避免地造成漏探和誤探．第四手動探傷還因探傷速度慢而難以適應(yīng)現(xiàn)代化大生產(chǎn)的要求．而自動探傷具有速度快、效率高、占用生產(chǎn)場地小等明顯優(yōu)點(diǎn)。因此我廠在線鋼材探傷采用超聲波自動探傷檢測系統(tǒng)．

SONOTROTM66鋼材檢測器是NDT技術(shù)公司運(yùn)用超聲波技術(shù)生產(chǎn)的一種非損傷性檢測鋼材的檢測系統(tǒng)．鋼材在線高速掃描速度為2米／分探傷能力能透過20一140mm的鋼材．并且覆蓋100％表面及鋼材的里面。所采用的探頭是性能較高的壓電晶體制成的  有兩種形式單晶體式探頭和雙晶體式探頭．兩種形式的探頭運(yùn)轉(zhuǎn)由電子脈沖產(chǎn)生的高頻脈波穿過水干擾后進(jìn)入鋼材內(nèi)并從缺陷點(diǎn)或壁表處反射回來．缺陷表面越大則反射的能量越大并產(chǎn)生一個(gè)較高的可視峰值．該操作方式稱為脈沖回聲模式掃描結(jié)果由集成電子系統(tǒng)處理。

1.超聲波探傷原理

超聲波測試的基本方法是基于超聲波的頻率要高于20KHz。對于不同頻率和波形．從材料返回的波形是不同的。當(dāng)超聲波進(jìn)入材料后將在材料中產(chǎn)生機(jī)械振動超聲波在被檢測材料中傳播時(shí)．材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響  通過對超聲波受影響程度和狀況的探討來了解材料性能和結(jié)構(gòu)的變化．

檢測過程是通過使用一種壓電晶片向材料里面發(fā)射超聲波進(jìn)行的這種壓電晶片被稱為探頭或fI~Ii o(I!用的探頭分)be-~和雙晶兩種探頭是基于脈沖反射的原理．脈沖反射方式是：超聲波進(jìn)入材料中．當(dāng)遇到缺陷或界面時(shí)．聲波將被反射回探頭通過觀察波形中反射回的能量多少可知道缺陷的大小大的缺陷比小的缺陷返回的能量多．測試過程是通過縱波和橫波兩種波形來完成的?？v波是用來檢測鋼板內(nèi)部缺陷的．這種波適合檢測鋼板內(nèi)部的分層、夾渣和球狀裂紋：橫波被用來檢測鋼板表面和內(nèi)部的縱向線狀缺陷．

為了使超聲波進(jìn)入材料和從材料中反射探頭必須與被測材料盡量靠近并且在探頭和被測材料之間有介質(zhì)．在鋼材的超聲波探傷中多用水耦臺劑．檢測期間所以探頭處在離鋼材表面同一水平面聲音藕合由水來完成．

2.系統(tǒng)組成及檢測功能

超聲波探傷裝置是一個(gè)完整的系統(tǒng)．由檢測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、報(bào)告輸出系統(tǒng)、缺陷標(biāo)記系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成．為檢測工件需要配套運(yùn)輸輥道、壓緊輥、側(cè)導(dǎo)輥、打正機(jī)等。

檢測器探頭安裝在測試鋼下方的兩個(gè)伺服驅(qū)動架上的探頭機(jī)座內(nèi)按照一定編碼的通道根椐鋼材的寬度進(jìn)行掃描．最窄的鋼材要求測試一個(gè)通道而最寬的則需測試3個(gè)通道．每次進(jìn)行測試時(shí)．探頭在支架內(nèi)執(zhí)行浮移和傾斜功能。由此．探頭表面與工件盡可能的水平接觸  同時(shí)也能補(bǔ)償了工件表面的偏差值．

為了實(shí)現(xiàn)100％的探傷還需要一定的速度檢測與位置檢測元件：探頭是自動超聲波檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)呈陣列布置它從底部檢測鋼材．在探頭之間超聲波應(yīng)100％地覆蓋．而且整個(gè)探頭覆蓋板寬的l／3。探頭必須與被測材料盡量接近．以便于超聲波進(jìn)入材料和從材料中反射．在超聲波的傳輸中水是必須的．檢測探頭位于鋼材下面同時(shí)安裝在小車上能夠橫向移動．伺服驅(qū)動能夠在鋼材側(cè)邊任何地方對探頭進(jìn)行定位同時(shí)能與鋼材邊部保持同步這一點(diǎn)對100％探傷是非常重要的．

該系統(tǒng)為全自動化控制系統(tǒng)使用的是Mitsubishi邏輯控制器(PLC)．它將主操作員站與現(xiàn)場操作柜進(jìn)行聯(lián)鎖。該系統(tǒng)從縱向探頭和橫向探頭采集數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)發(fā)送給視頻監(jiān)測器上的操作員．其功能有自動診斷系統(tǒng)、通過計(jì)算機(jī)可調(diào)節(jié)靈敏度、脈沖頻率、DAC補(bǔ)償及補(bǔ)償范圍、檢測鋼材通過速度及方向、自動報(bào)警及檢測不良耦臺、檢測內(nèi)部超過標(biāo)定參數(shù)的不連續(xù)的缺陷、標(biāo)準(zhǔn)掃描等．

3.檢測過程及注意事項(xiàng)

鋼材的位置檢測完全靠四個(gè)光電開關(guān)的動作來實(shí)現(xiàn)．在運(yùn)輸輥道上可根據(jù)需要進(jìn)行一道次或三道通次的來回檢測。

光電開關(guān)PC 10l動作時(shí)表明鋼板開始進(jìn)入了測試區(qū)鋼材減速運(yùn)行并啟動浮動活塞以跟蹤鋼板的波度．當(dāng)鋼材已將所有探頭座覆蓋以后鋼材速度加速至2米／分開始進(jìn)行鋼材的超聲波探傷工作．鋼材完全被掃描完成后減速繼續(xù)運(yùn)行直至運(yùn)行到Pc 104光電開關(guān)動作時(shí)鋼材退出測試區(qū)并停下來．

檢查過程中  該系統(tǒng)使用傳感器和兩個(gè)工業(yè)攝像機(jī)檢測鋼板的邊緣．在縱向架上有16個(gè)高溫傳感器橫向架上有32個(gè)高溫傳感器．?dāng)z像機(jī)定位在探頭架上測量鋼板的寬度。為了能補(bǔ)償鋼板的扭曲度探頭的所有部分能夠上下移動或傾斜以保證測試期間它們與鋼板表面完全接觸．為了使探頭得到保護(hù)．在探頭表面安裝了高效防腐材料制作的專用防磨裝置。探頭表面與表面下面的鋼板不直接接觸使用了聲藕合裝置達(dá)到檢查的目的．

自動化檢測工件時(shí)應(yīng)注意工件表面狀態(tài)要良好最好在工件經(jīng)矯直后進(jìn)行探傷．當(dāng)工件表面狀態(tài)不好時(shí)在工件進(jìn)入水槽前先用高壓水加以沖洗．

4.結(jié)束語

該套超聲波檢測系統(tǒng)能lf)(J％覆蓋鋼材表面探頭能準(zhǔn)確跟蹤鋼材并與鋼材表面良好耦臺減少了漏探和誤探而且檢測缺陷尺寸精度達(dá)到最小03mm套的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠根據(jù)各種標(biāo)準(zhǔn)對鋼板缺陷進(jìn)行評判對鋼材軋制質(zhì)量的分析具有較好的實(shí)用價(jià)值。

5.西門子定位器初始化調(diào)試

5．1 N試前準(zhǔn)備

(1)參數(shù)檢查

(2)手動測試檢查閥門行程在變送器測量范圍內(nèi)在手動模式下移動執(zhí)行器使桿達(dá)到水平位置顯示屏將顯示一個(gè)介于P48 0到P52 0之間的值．如果不是這種情況．調(diào)整磨擦夾緊單元(8．圖3)．直到桿水平并顯示“P50．0”時(shí)。確切的說．達(dá)到了這一值．定位器能測定的位移將更精確。

5 2初始化操作

由于有多種應(yīng)用  所以定位器裝配后必須與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相適應(yīng)(初始化)。初始化可用以下方式進(jìn)行：

自動初始化

初始化是自動進(jìn)行的．定位器順序測定作用方向行程或轉(zhuǎn)角、執(zhí)行器的行程時(shí)間并配以執(zhí)行器動態(tài)工況時(shí)的控制參數(shù)．手動初始化

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程或轉(zhuǎn)角可用手動調(diào)整：其余參數(shù)同自動初始化一樣自動測定．這一功能在軟端停時(shí)需要．

6.在線更換西門子定位器試驗(yàn)

首先前提條件對于具有HART功能的定位器其初始化數(shù)據(jù)可以讀出并傳送到另一個(gè)定位器．因此更換一臺故障定位器不會因?yàn)槌跏蓟袛嗌a(chǎn)過程．

具體實(shí)施方案如下

6 .l 獲取故障閥門定位器數(shù)據(jù)參數(shù)用HART手操器把現(xiàn)場定位器參數(shù)上傳

6. 2 用機(jī)械或氣動方法把執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定當(dāng)前位置

采用機(jī)械手輪的方式或者制作限位裝置  將執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定在一定位置：并確保工藝狀況穩(wěn)定在一定時(shí)間內(nèi)不需頻繁、大幅調(diào)節(jié)．

6 3拆除故障定位器前讀取并紀(jì)錄故障定位器電位器顯示值．

6.4拆卸故障定位器．

6.5安裝新定位器及所有附件

6.6接通儀表信號調(diào)節(jié)調(diào)整輪使新定位器液晶顯示閥位置與記錄數(shù)值相符．

6.7拷貝故障定位器參數(shù)至新裝定位器上

6.8在機(jī)械限位裝置保護(hù)下小幅操作定位器測試閥門行程

6.9取下機(jī)械鎖定裝置．新安裝智能閥門定位器可以投運(yùn)

7常見故障及處理

喘振現(xiàn)象是西門子定位器的常見故障  主要現(xiàn)象一個(gè)或者兩個(gè)壓電閥經(jīng)常在固定的自動設(shè)定點(diǎn)動作  從而導(dǎo)致閥門閥位波動．

主要原因有：

7.1定位器執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣路系統(tǒng)泄漏

7.2閥支路臟

7.3配件填料盒上的靜態(tài)磨擦力或執(zhí)行機(jī)構(gòu)太高

7.4—饋組件連接不緊密間隙過大

可通過定位器顯示面板上的閥位顯示及設(shè)定點(diǎn)的變化規(guī)律來進(jìn)行判斷．

8.結(jié)束語

西門子SIPARTPS2、PS2智能閥門定位器操作簡單、方便、靈活，性能可靠，控制精度高，結(jié)構(gòu)緊湊。其優(yōu)越的性能，先進(jìn)的技術(shù)在化工行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用與好評．希望它的推廣能不斷提高企業(yè)的自動化水平為生產(chǎn)裝置的長周期、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。