X射线探臂升降装置及射线检测室的设计改造

刘 欣

（宝鸡钢管公司资阳钢管厂，四川 资阳641304）

0 前 言

目前，焊接钢管制造过程中会采用X射线工业电视检测设备对焊接钢管进行全焊缝100%检测。近年来，随着DR平板技术的日臻成熟，部分生产企业已将其成功应用于焊管检测领域。它的工作原理是图像接收转换设备保持与射线源的垂直布置，使钢管焊缝由运管小车控制同步通过X射线源窗口，实现对钢管的全焊缝100%检查。但是保证稳定的、可方便调节的探臂升降装置是非常必要的，而早期的装置采用的是配重式手动丝杆调节模式，配重箱前端为支点，支点与配重箱之间设置丝杆调节手柄，这样就造成了调节幅度受限且操作不便。

宝鸡钢管公司资阳钢管厂φ 820机组生产线的X射线检测室建成于1977年，采用的是半封闭式的工作状态，工作过程中产生的射线易对环境及人体造成辐射，因此必须要做好射线防护设施的屏蔽工作，避免射线对环境及人体造成伤害。为从根本上解决此问题，宝鸡钢管公司资阳钢管厂对该装置及设施进行设计改造，收到了较好的使用效果。

1 X射线工业电视检测系统的设备构成

X射线工业电视检测系统一般由射线实时成像和机械控制两部分组成。

1.1 实时成像

X射线实时成像检测方法在射线透照的同时即可观察到图像。其中最重要的过程是利用荧光屏将X射线照相的强度分布转换为可见光图像。射线源透过工件后，在荧光屏检测器上生成可见光图像，通过电视摄像机后，将图像或直接显示或通过计算机处理后显示在电视监视屏上，评定工件内部质量。

1.2 机械控制

该系统一般布置在固定探伤长廊内。在长廊内，X射线管由探臂托举从而悬空。钢管置于运管小车上，通过控制运管小车的行走完成对钢管焊缝的动态或静态检测。

由于钢管规格不同，射线管与被检工件之间的间距也会不同。标准及规范要求X射线管与被检测物件的距离是一相对固定值（焦距），这就要求托举射线管的探臂可做不同高度的调整，进而得到需要的射线透照焦距。

2 装置及设施存在的问题

2.1 射线检测室

2.1.1 改造前的工作方式

图1所示为改造前X射线检测室布置。

工作时X射线检测车的接管器接管上车，检测车快速前进到位，旋转辊旋转，检测车按检验速度后退实现X射线检查。

图1 改造前的X射线检测室布置图

检验完成后升起小车上的拨管器将钢管拨到另一侧的滚动台架，随后进行下一根钢管的检验。

2.1.2 存在的问题

从图1可看出，现有射线检查房的长度不足，射线源安装位置距检查房门洞约7.8 m。钢管开始检查时，有约4.7 m长的部分钢管在检查房外，不能实现关门检查，因此在射线机工作时有部分射线会通过钢管内部和检查门泄漏。

2.2 X射线管探臂

2.2.1 配重式探臂的构成

传统的X射线工业电视检测设备配重式滑架探臂升降调整装置结构如图2所示。

图2 配重式滑架探臂升降调整装置示意图

该装置有三大部分，主要组成如下：

（1）机架部分。包括1个机座、2个升降导向柱和1个上框架。主要功能是固定设备，并在探臂升降过程中起导向作用。

（2）升降调整机构部分。包括1个丝母座、1个升降丝杆和1套齿轮机构。主要功能是提升探臂，满足不同规格钢管的检测要求。

（3）探臂升降部分。包括4段探臂、1个探臂杆压环、1个滑架及1个配重箱。主要功能是探臂在动力调整机构的作用下实现升降，将X射线管托举到钢管内部合适的位置进行钢管焊缝检测工作。

2.2.2 探臂存在的问题

首先由于配重和探臂总是难以找到合适的平衡，探臂存在前端下栽和上翘的问题，导致每次调整钢管规格时，对焊缝中心定位存在难度。再者，齿轮转动时受力不均易造成探臂升降受阻。

该装置不足主要体现在：①使用配重箱占据较大空间、现场零乱；②配重难以找到平衡；③齿轮因受力不均易造成卡阻现象。

3 改造设计

3.1 射线检测室的改造

在原有检测室的两端各增加一个1 600 mm的固定铅房（前端进门的铅房采用两扇门对开的方式），这样检测室的总体尺寸加大到27 580 mm（24 380 mm+1 600 mm+1 600 mm），就可将最大长度尺寸为12 500 mm的被检测钢管全部包容到封闭的防护装置内部。改造后的检测室如图3所示。

图3 改造后的X射线检测室示意图

3.2 X射线探臂的改造

配重式探臂的支承点到检测室尾端墙壁至少需要5 000 mm的活动空间，因此利用原探臂至少需要27 580+5 000=32 580 mm的长度空间，原有的探臂是无法满足现场场地封闭检查的要求。因此根据现场的实际情况必须将探臂改成无配重式探臂（如图4所示）。

图4 无配重导向式探臂调整装置示意

新的探臂调整装置主要分为三大部分：

（1）机架部分。包括基座、机体等，把机体做成整体的矩形框架结构，升降导轨安装在机体的2个侧面上。

（2）升降调整机构部分。包括电机减速机、2条升降导轨、2个升降导轮轴等。主要功能是调整探臂的升降，满足不同规格钢管的检测要求。

（3）探臂升降部分。包括1个升降铅块、轴承组以及安装于升降滑块上的4段探臂。

4 改造设计后的效果

4.1 工作方式

在采用无配重导轨式探臂后不仅将小车的行走轨道向长廊后端延长了2.8 m的行走空间，而且还省略了配重箱到支点的2.8 m的长度空间，这样就增加近6 m的长度空间。

4.2 优点

对探臂升降装置和射线检测室进行改造后，主要解决了两个方面的问题：①探臂前端下栽和上翘的问题；②射线检查工作中不能全封闭射线检测室的问题。

经过运行测试后发现，主要有以下几个方面的优点：①去除配重箱，减少了空间占用；②结构合理，升降平稳；③调整便利，降低劳动强度，提高工作效率；④减少设备故障率；⑤在辐射防护可靠性方面，完全达到了国家防辐射许可要求，实现了外围环境安全。改造如图5所示。

图5 改造后的射线检测室俯视图

5 结 语

探臂升降装置的工作状态直接影响该工作岗位的工作质量和效率，提高和完善设施、设备的管理水平，对企业有着积极意义。在钢管制造的流水线作业中，因不同规格需要进行焦距调整时，采用该装置可明显提高工作效率，降低劳动强度；而且改造后的设备和设施布局合理、运行平稳，无论从安全及规范化管理，还是适用性角度考虑都有着良好的推广前景。

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