徐峰 林春文 張先龍

目前，儲罐焊縫的焊接質(zhì)量檢測主要采用X射線膠片照相法，由于現(xiàn)場施工條件惡劣，一般通過簡易吊籠將X射線探傷機掛在罐壁上，并由人力牽引移動，人工貼片，進行照相探傷。由于大型儲罐周長幾百米，X射線探傷機每次只能曝光一張膠片（片長300mm），要完成全部焊縫檢測工作，貼片和評片工作量巨大，每次貼片需要高空作業(yè)，勞動強度高，操作不便。后期洗片工序繁瑣，實時性差，一旦膠片被污染或出現(xiàn)廢片，只能重新進行檢測，影響檢測效率和檢測質(zhì)量。

為了解決現(xiàn)有射線檢測方法存在的缺陷，隨著DR檢測技術(shù)的日益成熟，業(yè)內(nèi)人士開始研究這項技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用，我們率先開展了直接數(shù)字成像技術(shù)在儲罐焊縫無損檢測方面的應(yīng)用研究。為此，在沒有可借鑒的技術(shù)情況下，我們自行研制儲罐焊縫數(shù)字檢測驅(qū)動裝置，帶動X射線探傷機和DR成像板周向運動和縱向升降，實現(xiàn)儲罐焊縫現(xiàn)場檢測直接數(shù)字成像。該裝置已獲得了國家實用新型專利，專利號為ZL 201420094380.5，利用該裝置實現(xiàn)的儲罐焊縫檢測方法已獲國家發(fā)明專利，專利號為201310098439.8。

1. 功能設(shè)計

設(shè)計一種儲罐焊縫數(shù)字檢測驅(qū)動裝置，適用于儲罐焊縫單壁單影法檢測工藝。將X射線探傷機和DR成像板安裝就位后，由驅(qū)動裝置帶動探傷機和成像板同步運動，實現(xiàn)5萬~15萬m3大型浮頂儲罐（板幅變化2.4~3m）橫焊縫和立焊縫現(xiàn)場檢測直接數(shù)字成像。

2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，重點要解決以下幾方面的問題：第一，裝置沿罐壁板上緣平穩(wěn)行走。設(shè)計門型機架，由內(nèi)、外機架組成，通過安裝在外機架上端的橫向運動機構(gòu)騎坐在罐壁板上緣，機構(gòu)兩側(cè)行走輪之間的角度可調(diào)，行走輪表面進行壓花處理，保證裝置沿罐壁上緣運動平穩(wěn)，無打滑、憋卡等現(xiàn)象。

第二，X射線探傷機和DR成像板能夠快速裝卸。采用抽拉方式，設(shè)計X射線探傷機快速裝卡專用機構(gòu)，沿兩條重型工業(yè)抽屜滑軌滑出，打開夾具上蓋后，就可以快速取出、放入探傷機；設(shè)計DR成像板的夾具機構(gòu)，通過快裝螺栓，從檢測裝置的內(nèi)機架背面將DR成像板與夾具裝配或分離。

第三，X射線探傷機和DR成像板與不同壁厚罐壁板間距的調(diào)整。不同容積儲罐罐壁板厚度不同，為獲取最佳檢測圖像，探傷機、成像板與罐壁板間的距離需要調(diào)整。設(shè)計探傷機水平位置調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)待檢儲罐罐壁板厚度手動調(diào)節(jié)手輪，使探傷機射線孔到罐壁的距離為最優(yōu)值；成像板水平距離調(diào)整采用電動方式，使成像板能夠?qū)崿F(xiàn)水平方向前后距離的自動調(diào)整，滿足檢測現(xiàn)場的實際需求。

第四，利用一臺裝置實現(xiàn)不同容積儲罐立焊縫的檢測。設(shè)計矩形拉伸層架，兩側(cè)加裝導向輪，沿鑲嵌在內(nèi)、外機架內(nèi)側(cè)的導軌上下運動，增加DR成像板和X射線探傷機的縱向運動行程，滿足5萬~15萬m3儲罐不同板幅焊縫檢測的技術(shù)要求。

第五，X射線探傷機和DR成像板的縱向同步運動。采用鏈傳動加配重和同軸驅(qū)動方式，由一臺雙輸出軸減速裝置和縱向運動電動機作為動力源，通過鏈傳動機構(gòu)同步驅(qū)動DR成像板和X射線機上下運動，滿足探傷機和成像板縱向同步運動的技術(shù)要求。

驅(qū)動裝置的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（2）主要部件設(shè)計 橫向運動機構(gòu)：它是儲罐焊縫數(shù)字檢測驅(qū)動裝置周向運動的驅(qū)動及行走機構(gòu)，通過螺栓安裝在外機架的上端。由于行走軌跡為曲線，并且要適應(yīng)不同容積儲罐周向曲線變化，所以兩個行走輪之間必須有一定角度，且角度可調(diào)。依據(jù)上述技術(shù)條件，在行走輪與行走梁的連接板上設(shè)計長圓孔，根據(jù)不同容積儲罐的曲率半徑調(diào)整兩個行走輪之間的角度后，用緊定螺栓和定位銷軸與行走梁連接固定。橫向運動機構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖2所示。在行走輪兩側(cè)設(shè)計卡槽板，形成相對封閉的空間，有利于對行走輪的保護。同時，為了保證裝置沿罐壁上緣運動平穩(wěn)，無打滑、憋卡等現(xiàn)象，行走輪表面進行壓花處理。

X射線探傷機機座：它是探傷機的安裝部件，與升降小車組對在一起。一是要保證探傷機裝卡拆卸快速方便，二是便于探傷機距離罐壁板間距調(diào)整，三是同時適應(yīng)橫縫和立縫檢測探傷機可旋轉(zhuǎn)90°。根據(jù)上述技術(shù)條件的要求，采用開合式快裝卡箍作為探傷機裝卡部件，通過支座與工業(yè)抽屜相連，沿兩條重型工業(yè)抽屜滑軌從驅(qū)動裝置側(cè)面滑出，打開夾具上蓋后，就可以快速取出、放入探傷機；支座背面設(shè)計有轉(zhuǎn)盤，可帶動探傷機繞射線發(fā)射孔中心線旋轉(zhuǎn)90°；設(shè)計水平位置調(diào)解裝置，沿鑲嵌在升降小車的滑軌水平運動，采用手動絲杠控制方式調(diào)整探傷機與罐壁板間的距離。X射線探傷機機座結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖1 檢測驅(qū)動裝置示意

圖2 橫向運動機構(gòu)示意

DR數(shù)字成像板機座：它是成像板的安裝部件。首先要方便在高空調(diào)整成像板與罐壁板間距離，防止成像板與罐內(nèi)壁工藝連接件發(fā)生碰撞，同時檢測時成像板可靠近罐壁板；其次要保證成像板能夠快速裝卸，每日檢測工作完成后可拆卸下來妥善保管。依據(jù)上述要求，設(shè)計成像板的門式夾具機構(gòu)，通過松、緊快速螺栓裝、卸成像板；設(shè)計水平位置調(diào)解裝置，沿鑲嵌在升降小車的滑軌水平運動，采用電控絲杠方式調(diào)整成像板與罐壁板間的距離。DR數(shù)字成像板機座結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3. 功能試驗

儲罐焊縫數(shù)字檢測驅(qū)動裝置設(shè)計加工完成后，吊裝到培訓中心焊接試驗室內(nèi)模擬罐壁板上進行各項功能測試。

橫向運動機構(gòu)帶動整個裝置在模擬罐板上緣往復行走，速度控制在2m/min，運行勻速平穩(wěn)，斷電即停，未出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

啟動縱向運動同步驅(qū)動機構(gòu)，雙輸出軸減速裝置和縱向運動電動機通過鏈傳動帶動位于內(nèi)外機架的升降小車一起上下運動，速度控制在2m/min，兩側(cè)升降小車運動同步，能夠滿足立縫檢測時X射線探傷機和DR數(shù)字成像板縱向位置同步要求。拉伸層架隨著升降小車運動，運行穩(wěn)定平緩，實現(xiàn)檢測裝置縱向增程，能夠滿足不同容積儲罐罐壁板版幅變化的檢測要求。

將X射線探傷機和DR數(shù)字成像板安裝到機座上或拆卸下來僅需2~3min，操作簡單，快捷方便。

試驗表明，設(shè)計的儲罐焊縫數(shù)字檢測驅(qū)動裝置方案合理，結(jié)構(gòu)緊湊，功能齊全，能夠滿足儲罐橫縫和立縫檢測的技術(shù)要求。

4. 應(yīng)用效果

儲罐焊縫數(shù)字檢測驅(qū)動裝置（見圖5）在工程建設(shè)公司石油石化設(shè)備廠現(xiàn)場焊接罐板中應(yīng)用，檢測罐板厚度為20mm、30mm，檢測立縫高度3m。檢測過程中，人在檢測工程車上遠端控制，檢測設(shè)備按步長200mm（成像板檢測有效范圍）自動進行檢測位置切換，一次成像曝光時間只需20s, 每次成像位置切換需要6s（行走速度2m/min），完成一條立縫檢測時間不超過10min， 檢測圖像實時顯示。如果采用膠片照相法，一條焊縫需要貼片10次（按片長300mm計），一張膠片曝光時間4min左右，檢測至少需要50min，并且需要進行后期洗片，顯影液也會對環(huán)境造成污染，還有可能出現(xiàn)廢片，影響檢測質(zhì)量。

通過以上數(shù)據(jù)及分析可以看出，與膠片照相法相比，采用儲罐焊縫數(shù)字檢測驅(qū)動裝置進行焊縫數(shù)字檢測，不需高空作業(yè)，而且可提高焊縫無損檢測效率5倍以上，大幅度降低了檢測人員的勞動強度。同時，減小現(xiàn)場輻射劑量及其影響范圍，有利于人員安全和環(huán)境保護，技術(shù)優(yōu)勢明顯。

5. 結(jié)語

儲罐焊縫數(shù)字檢測驅(qū)動裝置可裝載射線機和成像板實現(xiàn)儲罐焊縫現(xiàn)場檢測直接數(shù)字成像，從而解決膠片照相法存在的檢測周期長、高空作業(yè)勞動強度大，貼片和洗片工序繁瑣，實時性差等缺陷，因此具有較好的推廣應(yīng)用價值。

圖3 X射線探傷機機座

圖4 DR數(shù)字成像板機座

圖5