本發(fā)明涉及熱煨彎管自動(dòng)檢測(cè)探傷技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種彎管自動(dòng)檢測(cè)探傷龍門架結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

彎曲鋼管是油氣長(zhǎng)輸送管道的重要組成部分，長(zhǎng)輸管道通過許多地形復(fù)雜、氣候條件惡劣的地區(qū)， 因此，在管道敷設(shè)中需要使用大口徑熱煨彎管。近20年來，彎管在國(guó)內(nèi)外大直徑、高壓油氣輸送管線中得到越來越廣泛的使用。適用于不同工況環(huán)境的大直徑、厚壁、低溫、高壓彎管的應(yīng)用研究也在不斷深入，并且取得了一些工程應(yīng)用成果，彎管的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。

彎管在使用中受力狀態(tài)復(fù)雜，且在彎制過程中工藝難度大，影響質(zhì)量性能的因素多，彎管的制造及其質(zhì)量（包括力學(xué)性能和尺寸極限偏差等方面）的優(yōu)劣，直接影響到油氣輸送管道的安全、可靠性和投資經(jīng)濟(jì)效益。如果安全可靠性差，管道將會(huì)發(fā)生爆炸破裂，導(dǎo)致生命財(cái)產(chǎn)嚴(yán)重受損。造成惡劣的社會(huì)影響也是難以估計(jì)的；如在彎管制作中產(chǎn)生廢品，也將會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)彎管在生產(chǎn)制造過程中采用合理的無損檢測(cè)方法進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量控制是十分必要的。

無損檢測(cè)作為彎管生產(chǎn)中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于在彎管生產(chǎn)過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，保證彎管的生產(chǎn)質(zhì)量有著重要作用，國(guó)家有關(guān)部門要求生產(chǎn)企業(yè)必須按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)開展高壓彎管的檢測(cè)。目前的檢測(cè)系統(tǒng)可對(duì)直管進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)和點(diǎn)動(dòng)探傷檢測(cè)，但是長(zhǎng)期以來，在國(guó)內(nèi)相關(guān)石油管道生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)，彎管無損檢測(cè)基本都采用人工作業(yè)方式進(jìn)行檢測(cè)，在工人用手工方式完成磁粉檢測(cè)后再使用便攜式超聲檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)彎管的檢測(cè)結(jié)果仍然停留在經(jīng)驗(yàn)和各種圖表上，不僅過程繁瑣，工作量大，檢測(cè)效率低，而且受制于人的主觀性影響，對(duì)于檢測(cè)缺陷的及時(shí)發(fā)現(xiàn)也存在一定的誤判。傳統(tǒng)的彎管手動(dòng)檢測(cè)方法和檢測(cè)儀器無論在檢測(cè)速度還是檢測(cè)精度上都無法滿足企業(yè)大批量的彎管生產(chǎn)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上問題，本發(fā)明的目的在于針對(duì)彎曲鋼管檢測(cè)中普遍使用便攜式超聲檢測(cè)儀進(jìn)行人工無損檢測(cè)的現(xiàn)狀，提供彎管自動(dòng)檢測(cè)探傷龍門架結(jié)構(gòu)，為自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)提供支撐框架。

技術(shù)方案包括以下具體內(nèi)容：一種彎管自動(dòng)檢測(cè)探傷龍門架結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括橫梁、縱梁，所述縱梁和橫梁連接成矩形框結(jié)構(gòu)，沿所述縱梁上表面縱向固定設(shè)置有導(dǎo)軌，沿所述導(dǎo)軌縱向設(shè)有齒條Ⅰ。

進(jìn)一步地，還包括支腿，每根所述縱梁上設(shè)置至少兩根支腿，所述支腿固定設(shè)置在縱梁的下表面。

進(jìn)一步地，還包括激光識(shí)別行走梁，所述激光識(shí)別行走梁設(shè)置在縱梁下方并且與縱梁平行。

進(jìn)一步地，所述激光識(shí)別行走梁的側(cè)面設(shè)有兩根“工”字型導(dǎo)軌，兩根所述“工”字型導(dǎo)軌之間設(shè)有齒條Ⅱ，所述“工”字型導(dǎo)軌、齒條Ⅱ均沿激光識(shí)別行走梁縱向布置且均與激光識(shí)別行走梁固定連接。

進(jìn)一步地，所述縱梁的截面形狀為“凸”字型。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)軌呈平面板狀，所述導(dǎo)軌的寬度大于縱梁的上表面寬度。

進(jìn)一步地，所述齒條Ⅰ與導(dǎo)軌為一體式結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)軌上設(shè)有沉孔，所述縱梁上設(shè)有與沉孔對(duì)應(yīng)的螺紋孔。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)軌沿縱向分為左右兩部分，所述齒條Ⅰ設(shè)置在所述導(dǎo)軌左右兩部分之間。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明采用提供的一種彎管自動(dòng)加測(cè)探傷龍門架結(jié)構(gòu)，龍門架呈巨型框架結(jié)構(gòu)，在縱梁的上表面設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為超聲波探傷掃查系統(tǒng)提供了條件，縱梁上的導(dǎo)軌可以使掃查機(jī)械手完成縱向移動(dòng)，并且，跟導(dǎo)軌走向相同的齒條可以為自動(dòng)控制掃查機(jī)構(gòu)的行走提供條件，具有走位精確的特點(diǎn)；激光識(shí)別行走梁上兩根“工”字型導(dǎo)軌配合中間的齒條為激光識(shí)別機(jī)構(gòu)提供自動(dòng)行走的功能；整個(gè)龍門架結(jié)構(gòu)剛性好，穩(wěn)定性可靠，對(duì)于自動(dòng)掃查系統(tǒng)的精度提供了保障。

附圖說明：

圖1為彎管自動(dòng)檢測(cè)探傷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為彎管自動(dòng)檢測(cè)探傷系統(tǒng)中機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為彎管自動(dòng)檢測(cè)探傷龍門架示意圖；

圖4為縱梁以及導(dǎo)軌的剖面圖；

圖5為縱梁以及導(dǎo)軌的俯視圖；

圖6為激光識(shí)別行走梁的剖面圖。

具體實(shí)施方式：

下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

圖1示出了一種彎管自動(dòng)檢測(cè)探傷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括龍門架4、機(jī)械手橫向運(yùn)行機(jī)構(gòu)3、機(jī)械手10、激光識(shí)別機(jī)構(gòu)5，激光識(shí)別機(jī)構(gòu)5設(shè)置在一根激光識(shí)別行走梁8上，所述機(jī)械手10滑動(dòng)設(shè)置在機(jī)械手橫向運(yùn)行機(jī)構(gòu)3上，機(jī)械手橫向運(yùn)行機(jī)構(gòu)3橫跨在龍門架上且可沿龍門架4縱向滑動(dòng)，激光識(shí)別機(jī)構(gòu)5設(shè)置在龍門架4上且可沿龍門架4縱向滑動(dòng)。作為優(yōu)選，彎管自動(dòng)檢測(cè)探傷龍門架結(jié)構(gòu)還包括載管車，載管車設(shè)置兩套，分別為載管車1和載管車7，載管車1和載管車7的寬度小于所述龍門架4的橫向跨度；龍門架4下方設(shè)置的軌道6于載管車1和載管車7匹配，軌道6在龍門架4的下方沿龍門架4的縱向穿過，位于龍門架4的兩根支腿9之間，每根縱梁16上設(shè)置至少兩根支腿9，支腿9固定設(shè)置在縱梁16的下表面，這里的縱向指的是龍門架4較長(zhǎng)的方向，也是機(jī)械手橫向運(yùn)行機(jī)構(gòu)3的運(yùn)行方向。載管車1和載管車7都是依靠設(shè)置在載管車底部的電機(jī)作為行走的動(dòng)力。

如圖3所示，龍門架4包括橫梁17、縱梁16，縱梁16和橫梁17連接成矩形框結(jié)構(gòu)，沿縱梁16上表面縱向固定設(shè)置有導(dǎo)軌19，沿導(dǎo)軌19縱向設(shè)有齒條Ⅰ25，齒條Ⅰ25與導(dǎo)軌19為一體式結(jié)構(gòu)，也就是說，齒條Ⅰ25是在導(dǎo)軌19上加工出來的。齒條Ⅰ25在圖4和圖5中都能清晰看到其結(jié)構(gòu)。導(dǎo)軌19與縱梁16可以是一體式結(jié)構(gòu)，也可以焊接等固定方式。

如圖4、圖5所示，在本實(shí)施例中，縱梁16的截面形狀為“凸”字型，導(dǎo)軌19呈平面板狀，導(dǎo)軌19的寬度大于縱梁16的上表面寬度，導(dǎo)軌19上設(shè)有沉孔，縱梁16上設(shè)有與沉孔20對(duì)應(yīng)的螺紋孔，導(dǎo)軌19與縱梁16的固定連接方式比起焊接和一體式來說更方便維護(hù)。而且作為優(yōu)選，如圖4所示，在本實(shí)施例中導(dǎo)軌19沿縱向分為左右兩部分左23、右24，將齒條Ⅰ25設(shè)置在導(dǎo)軌19左右兩部分之間，也就是說，齒條Ⅰ25可以在左23或者右24上，本實(shí)施例中，齒條Ⅰ25在左23的右表面，導(dǎo)軌19分成兩部分后，沉孔20只能固定左23那一部分，那么右24與縱梁16之間可以焊接，也可以僅僅通過壓板18壓緊，也可以通過在導(dǎo)軌19的兩端采用剛性連接，也可以三者組合使用，其目的都是為了將導(dǎo)軌19緊緊地壓在縱梁16上，方便機(jī)械手的移動(dòng)。

如圖6所示，還包括激光識(shí)別行走梁8，激光識(shí)別行走梁8設(shè)置在縱梁16下方并且與縱梁16平行，我們?cè)诩す庾R(shí)別行走梁8的側(cè)面設(shè)有兩根“工”字型導(dǎo)軌21，這里描述的側(cè)面是指靠近龍門架內(nèi)側(cè)的方向，兩根 “工”字型導(dǎo)軌21之間設(shè)有齒條Ⅱ22， “工”字型導(dǎo)軌21、齒條Ⅱ22均沿激光識(shí)別行走梁8縱向平行布置且均與激光識(shí)別行走梁8固定連接。

如圖2所示，機(jī)械手10為四軸機(jī)械手，包括大臂擺動(dòng)軸11、小臂擺動(dòng)軸12、腕部周向旋轉(zhuǎn)軸13及腕部軸向旋轉(zhuǎn)軸14等四個(gè)軸；在本實(shí)施例中，采用的機(jī)械手10為直角坐標(biāo)坐標(biāo)機(jī)械手，機(jī)械手10根部與機(jī)械手橫向運(yùn)行機(jī)構(gòu)3連接，機(jī)械手10的端部，也就是機(jī)械手3的腕部軸向旋轉(zhuǎn)軸14上設(shè)置有探架15，探架15要達(dá)到方便拆卸的效果，其作用是是夾持探傷探頭。

本實(shí)施例中的彎管自動(dòng)探傷系統(tǒng)的工作過程：

如圖1所示，A:第一載管車7將帶檢測(cè)彎管2送到檢測(cè)工位，載管車7通過軌道6滑進(jìn)龍門架4的下方檢測(cè)工位；

B:激光識(shí)別機(jī)構(gòu)5對(duì)彎管仿形定位；當(dāng)待檢測(cè)彎管2到達(dá)檢測(cè)工位后，用此激光識(shí)別機(jī)構(gòu)5對(duì)彎管進(jìn)行掃描，實(shí)時(shí)顯示出待檢測(cè)彎管2的形態(tài)并生成三維圖，并將相應(yīng)數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)，生成機(jī)械手10的運(yùn)動(dòng)軌跡，運(yùn)動(dòng)控制器依照此軌跡控制機(jī)械手10進(jìn)行掃查。

C: 機(jī)械手10移動(dòng)到彎管2管端圓周的外弧+0°處（在圖1中為通過彎管2管端面圓心的水平面與管外表面的交點(diǎn)），機(jī)械手10帶動(dòng)夾持在探架15上的探頭從管頭處沿彎管中心線進(jìn)行掃查，探頭到達(dá)管尾后，腕部軸向旋轉(zhuǎn)軸14帶動(dòng)探架旋轉(zhuǎn)180°，接著原路返回管頭處，這樣做的目的是保證橫波的雙向檢測(cè)；機(jī)械手10帶動(dòng)探架15在彎管2周向偏移一個(gè)步距，該步距不能大于探頭的有效覆蓋寬度，重復(fù)上述步驟，直到完成彎管2上表面的掃查；

D: 第一載管車7離開檢測(cè)工位，第二載管車1進(jìn)入檢測(cè)工位，對(duì)于第一載管車7上的彎管翻轉(zhuǎn)，對(duì)第二載管車上的彎管實(shí)施步驟C；

E：第一載管車7重新進(jìn)入檢測(cè)工位，第二載管車1離開檢測(cè)工位，對(duì)于第二載管車1上的彎管翻轉(zhuǎn)，對(duì)第一載管車7上的彎管實(shí)施步驟C；

F：第二載管車1重新進(jìn)入檢測(cè)工位，第一載管車7離開檢測(cè)工位，對(duì)于第二載管車1上彎管實(shí)施步驟C；

D、E、F步驟的實(shí)施，是為了提高探傷系統(tǒng)的利用率，在對(duì)待檢測(cè)彎彎翻面時(shí)，探傷系統(tǒng)一直處于運(yùn)行中。

G：自動(dòng)生成探傷三維立體圖，標(biāo)識(shí)缺陷的位置及大小。

作為優(yōu)選，在步驟C中，探架15帶動(dòng)探頭往復(fù)掃查，掃查彎管表面的圓弧角大于180°，為了保證翻面前與翻面后兩次掃查之間沒有空白的縫隙，翻面前與翻面后兩次掃查的圓周角度保證重復(fù)2度。

作為優(yōu)選，在步驟C中，掃查方法為為超聲波掃查，采用的探頭為橫波探頭；更進(jìn)一步地，機(jī)械手10上還設(shè)置有分層檢測(cè)探頭，分層檢測(cè)探頭負(fù)責(zé)管端100mm的分層檢測(cè)。分層檢測(cè)探頭只在機(jī)械手10帶動(dòng)橫波探頭從管頭至管尾的過程中才下落進(jìn)行掃查。

作為優(yōu)選，在步驟C中，掃查遇到焊縫時(shí)，調(diào)整步距，探架15帶動(dòng)探頭沿與焊縫平齊并保持25mm的間距移動(dòng)。（因?yàn)楹缚p探傷時(shí)，對(duì)于焊縫熱影響區(qū)的分層檢測(cè)，已經(jīng)安排了一組探頭進(jìn)行25mm的覆蓋）。

以上所述僅為本發(fā)明的較優(yōu)實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。