Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник

Клюев В.В

Машиностроение, 2003 г.

ЛИНИЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

В условиях автоматизированного производства используются комплексные линии неразрушающего контроля качества изделий. Особенностью построения и применения этих линий является сочетание различных физических методов для одновременного измерения нескольких характеристик качества изделий в потоке их производства при полной автоматизации процессов контроля и сортировки. При создании таких линий по единому типовому проекту значительно упрощается обслуживание системы контроля, сокращаются производственные площади на участках отделки и появляется возможность перейти к автоматическому управлению технологическим процессом по результатам оценки качества изделия.

Специализированные линии разработаны для комплексного контроля качества горячекатаных труб в потоке стана 30-102. Диаметр труб 30 ... 102 мм; толщина стенки 3 ... 8 мм; материал - стали 10, 20, 35, 45; скорость контроля 3 м/с.

Комплекс средств неразрушающего контроля включает приборную часть, вспомогательные устройства, а также средства механизации и автоматизации. В состав приборной части комплекса входят: прибор для определения марки стали, два прибора для контроля наружного диаметра изделия, электро-магнитно-акустический измеритель толщины его стенки, феррозондовый дефектоскоп для выявления дефектов типа нарушений сплошности, счетчик метража и числа труб.

Работа приборов для сортировки труб по маркам стали основана на регистрации изменения электромагнитого поля, вызванного перераспределением вихревых токов в контролируемом объекте в зависимости от химического состава материала. Контроль марки стали осуществляется интегральным способом проходным вихретоковым преобразователем путем сравнения магнитных и электрических свойств эталонного и контролируемого изделия. Форма кривой, фаза и амплитуда напряжения разбаланса дифференциального проходного преобразователя отражают различие в свойствах проверяемого изделия и образца.

При настройке приборов выбирают зону допустимых изменений сигнала, поступающего с индикаторных катушек измерительного преобразователя от контрольных образцов определенных марок стали, и устанавливают пороги срабатывания аппаратуры.

Контроль наружного диаметра труб осуществляется фотоимпульсными приборами в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Оптическая система создает теневое изображение трубы, размер которого определяется с помощью щелевой системы сканирования и фотоумножителя.

Дефекты типа нарушения сплошности определяются магнитным методом с использованием феррозондовых приборов.

Длина труб измеряется путем подсчета числа импульсов от фото им пульсатора, связанного с измерительным магнитным роликом, который притягивается к трубе под действием магнитного поля, создаваемого специальной обмоткой. В результате вращения фото им пульсатор выдает импульсы (один импульс на 10 мм длины). Электронный ключ начинает пропускать импульсы счета только после того, как труба перекроет два фотореле, установленных на базовое расстояние, равное 3 м, и произойдет запись постоянной части длины базы. Благодаря записи базового расстояния повышается точность измерения и устраняются ошибки от проскальзывания ролика, изменения скорости движения труб и т.п. Счет прекращается, когда задний конец трубы откроет первое фотореле.

К вспомогательному оборудованию относятся маркирующие устройства и система сопровождения и сортировки труб.

Система автоматического сопровождения и сортировки труб предназначена для запоминания бракованных труб по результатам контроля качества, сопровождения их до места укладки и выдачи необходимых команд для сортировки по видам дефектов. Система обеспечивает автоматическую сортировку труб на четыре группы: одну годную и три по видам брака. Трубы из стали незапланированной марки независимо от остальных пакетируются в первый карман брака. Во второй карман брака укладываются трубы с недопустимыми линейными размерами по диаметру и толщине стенки. Трубы с дефектами на наружной и внутренней поверхностях пакетируются в третий карман. Информация о дефектах труб автоматически вводится в систему сопровождения путем замыкания контактов реле соответствующих приборов контроля. Возможен также ручной ввод информации с пульта оператора в момент прохождения трубы соответствующего прибора контроля.

Прохождение сигналов и работоспособность преобразователей системы контролируют с помощью мнемосхемы и сигнальных ламп, расположенных на лицевой панели шкафа.

Маркирующие устройства предназначены для отметки краской дефектных мест на трубах. Маркировка производится краской, выбрасываемой распылителем под действием сжатого воздуха, поступающего по воздушным каналам при срабатывании клапана от сигналов приборов.

С учетом расстояния от сопла краскоотметчика до поверхности контролируемого изделия ширина наносимой дефектоотметчиком метки должна быть не менее 10 мм. Максимальная линейная скорость контролируемого изделия, при которой может быть получена отметка, видимая с расстояния 10 ... 12 м, не более 3 м/с. Время высыхания краски при такой скорости движения изделия - не более 20 с. Дефектоотметчики могут быть использованы с любыми приборами, на выходе которых имеются контакты реле с коммутируемым током не менее 30 мА при постоянном напряжении 5 В и вывод амплитуды импульсов (10 ± 5 В) в любой полярности при длительности не менее 50 мкс. Потребляемая мощность не более 100 В А.

В состав дефектоотметчика входят электронный узел, краскоотметчик, бак и шланг.

Средства механизации и автоматизации (транспортные роликовые конвейеры, стабилизирующие и токопроводящие устройства, цепные конвейеры, мотыльковые и круглые сбрасыватели, шнековый конвейер и др.) предназначены для транспортирования труб и сортировки по карманам годной или забракованной продукции.

Для трубопрокатных станов 140 создана линия комплексного контроля качества труб. В ее состав входят два комплекса приборов, средств механизации, технологической автоматики и вычислительной техники.

Приборная система включает электромагнитный прибор для выявления труб из стали незапланированной марки, оптический прибор для контроля наружного диаметра, электромагнитно-акустический прибор для контроля толщины стенки труб, магнитный феррозондовый прибор для выявления в трубах дефектов типа нарушения сплошности, оптический прибор для выявления дефектов на внутренней поверхности труб и оптические приборы для измерения длины и учета количества годных труб. В линии имеются система сопровождения и сортировки труб по результатам контроля, вычислительный комплекс и пульт управления. По сравнению с приборами линии стана 30-102 структуроскоп и диаметрометр отличаются повышенными чувствительностью и точностью. В каждом приборе предусмотрены узлы автоконтроля их функционирования.

В состав механической части линии входят транспортные роликовые конвейеры, устройства для центрирования трубы при прохождении через прибор, продувочная машина, клеймовочный станок, перекладыватели, сбрасыватели и перекрыватели карманов.

В помещении поста оператора размещается вся электронная часть комплекса средств контроля, пульт управления участком контроля, ЭВМ и другая аппаратура.

Линия обеспечивает контроль труб как в автоматическом, так и полуавтоматическом режиме.

Для статистической обработки информации используют управляющий вычислительный комплекс, который помогает корректировать технологический процесс прокатки по результатам контроля качества продукции.

Электрическая часть линии включает специализированные источники питания, электрические устройства, обеспечивающие автоматический польем и опускание верхних роликов стабилизирующих устройств при прохождении трубы через зону контроля, устройства включения в работу продувочной машины и клеймовочного станка.

При поступлении трубы в зону контроля от переднего ее конца с фотопреобразователя выдается сигнал на опускание верхних прижимных роликов, устройств (трейбоаппаратов), обеспечивающих стабилизацию движения трубы при прохождении ее через прибор для контроля марки стали. При дальнейшем движении труба воздействует на фотопреобразователи, обеспечивающие выдачу сигналов на опускание прижимных роликов устройств для стабилизации движения трубы в процессе контроля по наружному диаметру, толщине стенки и дефектам.

Забракованные трубы могут быть трех сортов в зависимости от имеющихся дефектов: несоответствия материала трубы запланированной марке стали; отклонений геометрических размеров и нарушений сплошности стенки.

При полуавтоматическом режиме контроля оператор сортирует трубы визуально по цвету краски, нанесенной дефектоотметчиками на наружную поверхность труб, и соответственно сигналам, направляемым в органы управления перекрывателя карманов. При ручной сортировке сигналы подаются со вспомогательного пульта управления. Схема линии комплексного контроля труб стана 140 показана на рис. 1.