Устройство для наружного рентгеновского контроля сварных швов цилиндрических изделий
DEVICE FOR EXTERNAL X-RAY INSPECTION OF WELDED SEAMS OF CYLINDRICAL PRODUCTS

Изобретение относится к исследованию и анализу материалов при помощи рентгеновского излечения, а именно к устройствам для неразрушающего рентгеновского контроля кольцевых сварных швов трубопроводов.
Известно устройство для рентгеновского контроля сварных швов цилиндрических изделий (патент RU № 2315980, МПК G01N 23/18, опубл. 27.01.2008 Бюл. № 3), содержащее источник рентгеновского излучения, контролируемое изделие и рентгеновскую пленку, причем оно снабжено механическим приспособлением, выполненным в виде цилиндрической штанги, закрепленной на торце контролируемого изделия при помощи фланца, двумя приводными валиками, расположенными в пазу штанги и связанными между собой зацеплением и кассетой, установленной на торце штанги и выполненной в виде двух секторов, связанных с механизмом продольного перемещения, на которых закреплена плоская гибкая пружина, причем цилиндрическая штанга соосно размещена в отверстии контролируемого изделия с минимальным зазором, а валики максимально приближены к внутренней поверхности контролируемого изделия, при этом каждый сектор кассеты связан со своим приводным валиком, имеющим возможность вращательного и продольного перемещения, а механизм продольного перемещения выполнен в виде рычажного параллелограмма для каждого сектора.
Недостатками данного устройства являются узкая область применения из-за невозможности проверки сварных швов длинного трубопровода, муфт и/или т.п. малого диаметра и сложность конструкции, обусловленные с необходимостью связанного соединения элементов устройства как сверху, так и изнутри трубопровода, причем внутри трубопровода должны находиться основные конструктивные элементы устройства.
Известна система пошагового контроля кольцевого шва трубопровода (патент RU № 2710001, МПК G01N 23/04, опубл. 23.12.2019 Бюл. № 36), включающая направляющий пояс, на котором с возможностью передвижения вдоль пояса установлены каретка с источником рентгеновского излучения и каретка с детектором рентгеновского излучения, каждая из кареток снабжена двигателем, обеспечивающим передвижение каретки, блоком управления движением каретки и блоком передачи сигналов между каретками, датчиком перемещения и датчиком угла наклона к горизонту, кроме того каретка детектора рентгеновского излучения включает блок хранения радиографических снимков участков кольцевого шва.
Недостатками данной системы являются узкая область применения из-за невозможности проверки сварных швов толстостенных трубопровода, муфт и/или т.п. большого диаметра, так как излучатель и приемник располагаются диаметрально противоположно и сложность конструкции, обусловленные с необходимостью связанного соединения и перемещения элементов устройства, причем каждый измерительный и излучающий элемент которых снабжен самостоятельным приводом и направляющей.
Наиболее близким по технической сущности является дифрактометр, содержащий основание; аналитический прибор, поддерживающий источник пучка излучения, имеющий коллимационную ось, и детектор пучка излучения, имеющий приемную ось, причем указанные коллимационная ось и приемная ось сходятся в центре дифрактометра, который зафиксирован относительно указанного аналитического прибора; средства для обеспечения перемещения указанного аналитического прибора в пространстве и поддерживающий аналитический прибор кронштейн, установленный с возможностью вращения, а также вертикального перемещения указанного аналитического прибора с обеспечением возможности изменения положения центра дифрактометра в пространстве; средства для обеспечения вращения указанных источника и детектора вокруг указанного центра дифрактометра так, чтобы указанные коллимационная ось и приемная ось находились в экваториальной плоскости, будучи зафиксированными относительно указанного аналитического прибора; конструкцию поддержания и перемещения указанного аналитического прибора; средство для обеспечения перемещения указанного аналитического прибора относительно указанной конструкции поддержания и перемещения так, чтобы указанный аналитический прибор мог вращаться вокруг экваториальной оси, находящейся в указанной экваториальной плоскости и проходящей через указанный центр дифрактометра, при этом указанное средство для обеспечения перемещения указанного аналитического прибора относительно указанной конструкции поддержания и перемещения выполнено с возможностью вращения экваториальной плоскости вокруг указанной экваториальной оси без изменения положения этой оси в пространстве, при этом источник является источником рентгеновского излучения, а детектор является детектором рентгеновского излучения.
Недостатками данного дифрактометра являются узкая область применения из-за невозможности проверки сварных швов трубопровода, муфт и/или т.п. в полевых условиях и сложность конструкции, обусловленные с необходимостью установки основания на ровный фундамент с ориентацией по оси исследуемой трубы со сварным швом и с возможностью вращения относительно оси трубы без взаимодействия с ее поверхностью, при этом элементы излучения и детектор разнесены и закреплены на регулируемой аналитическим приборе, который сложной кинематикой соединен с основанием.
Еще общим недостатком для всех конструкций является низкая надёжность из-за применения большого количества очень точно сопрягаемых деталей, изменения параметров которых приводит к выходу из строя всей конструкции.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание простой и надежной конструкции устройства для наружного рентгеновского контроля сварных швов цилиндрических изделий, позволяющей в полевых условиях производить рентгеноскопию сварных швов для труб любого диаметра, за счет наличия небольшого количества простых конструктивных элементов, обеспечивающих фиксацию в выбранном положении и вращение относительно оси труб со сварным швом совмещенных излучателя и детектора рентгеновского излучения.
Техническая задача решается устройством для наружного рентгеновского контроля сварных швов цилиндрических изделий, включающее основание и аналитический прибор, содержащий излучатель и детектор рентгеновского излучения, причем аналитический прибор соединен с основанием механизмом фиксации с возможностью вращения вокруг оси цилиндрических изделий.
Новым является то, что аналитический прибор выполнен в виде совмещенных в одном корпусе и работающих поочередно излучателя и детектора рентгеновского излучения, основание изготовлено в виде симметричного П-образного швеллера, выполненного с возможностью опоры о стороны боковых пластин на наружную поверхность цилиндрического изделия, а механизмом фиксации изготовлен в виде направляющей с держателем аналитического прибора, установленным перпендикулярно по оси с одного края основания и снабженным продольно перемещающимся ползуном с перпендикулярной осью, которая снабжена вращающейся звёздочкой под цепь и с противоположного ползуну конца гайкой винтового механизма, винт которого выпилен с возможностью вращения относительно опоры основания, при этом цепь оснащена как минимум одни разъемным звеном и выполнена с возможностью одновременного охвата снаружи звездочки и цилиндрического изделия, а держатель расположен за краем основания.
Новым является также то, что основание изготовлено с двумя боковыми перпендикулярными прорезями под цепь.
Новым является также то, что боковые пластины швеллера основания снабжены съемными накладками под соответствующий типоразмер цилиндрического изделия.
На фиг. 1 изображено устройство в изометрии.
На фиг. 2 изображено устройство сбоку.
На фиг. 3 изображено устройство сверху.
Устройство для наружного рентгеновского контроля сварных швов (фиг. 1 - 3) цилиндрических изделий 1 (труб, патрубков, отводов и/или т.п.) включает основание 2 и аналитический прибор 3, содержащий излучатель и детектор рентгеновского излучения (не показаны), причем аналитический прибор 3 соединен с основанием механизмом фиксации 4 с возможностью вращения вокруг оси цилиндрических изделий 1. Аналитический прибор 3 выполнен в виде совмещенных в одном корпусе и работающих поочередно излучателя и детектора рентгеновского излучения. Основание 3 изготовлено в виде симметричного П-образного швеллера, выполненного с возможностью опоры со стороны боковых пластин 5 (фиг. 1 и 2) на наружную поверхность цилиндрического изделия 1. Механизмом фиксации 4 (фиг. 1 - 3) изготовлен в виде направляющей 6 с держателем 7 аналитического прибора 3, установленным перпендикулярно по оси с одного края основания 2 (фиг. 1 и 2) и снабженным продольно перемещающимся ползуном 8 (фиг. 1) с перпендикулярной осью 9 (фиг. 1 – 3), которая снабжена вращающейся звёздочкой 10 (фиг. 1) под цепь 11 (показана условно) и с противоположного ползуну 8 конца гайкой 12 (фиг. 1 и 2) винтового механизма, винт 13 которого выполнен с возможностью вращения относительно опоры 14 основания 2. Цепь 11 (фиг. 1 – 3) оснащена как минимум одни разъемным звеном (для сборки и разборки снаружи цилиндрического изделия 1 – не показана) и выполнена с возможностью одновременного охвата снаружи звездочки 10 (фиг. 1) и цилиндрического изделия 1. Держатель 7 (фиг. 1 – 3) расположен за краем основания 2. Держатель 7 (фиг. 3) может быть изготовлен в виде полого цилиндрического патрубка с зажимными винтами 15 расположенными равномерно вокруг держателя 7 (хорошо подходят для аналитических приборов 3 цилиндрической или неправильной формы), в виде П-образного швеллера с перпендикулярной зажимной пластиной (не показаны – для аналитических приборов 3 прямоугольной или квадратной формы), в виде пластины с боковыми подпружиненными губками (не показаны – для аналитических приборов 3 прямоугольной или квадратной формы и легкого веса) или т.п., авторы на это не претендуют. Для работы с тяжелыми аналитическими приборами 3 (фиг. 1 – 3) для исключения опрокидывания при установке и натяжении цепи 11 основание 2 может быть изготовлено с двумя боковыми перпендикулярными прорезями 16 под цепь 11, чтобы иметь возможность удлинить основание 2 в сторону держателя 7, увеличивая рычаг опоры основания 2 на цилиндрическое изделие 1 с этой стороны. Для работы с типоразмерами цилиндрических изделий 1 боковые пластины 5 основания 2 могут быть снабжены съемными внутренними накладками (не показаны). Вид ползуна 8 может быть также любым, например, в виде пластины, расположенной внутри направляющей 6, Т-образного вида (не показного) вставленного частью в направляющую 6, П-образного с губками, выбывающими направляющую 6, или т.п., авторы на это не претендуют.
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность устройства, на чертежах (фиг. 1 – 3) не показаны или показаны условно.
Устройство работает следующим образом.
Для проведения работ для рентгеновского контроля сварных швов 17 подготавливают устройство. В зависимости от диаметра цилиндрического изделия 1 принимают решение о необходимости установки (винтами, термоклеем, в направляющие или т.п. – не показано) накладок внутри боковых пластин 5 (фиг. 1 и 2) для исключения поперечного перемещения основания 2 относительно цилиндрического изделия 1 после установки. Направляющую 6 механизма фиксации 4 оснащают ползуном 8 (фиг. 3) с осью 9 звездочкой 10 (фиг. 1) и гайкой 12 (фиг. 2), в которую вкручивают винт 13 до фиксации его от продольного перемещения в опоре 14 (например, пружинным кольцом или тангенциальной шпилькой – не показаны, так как авторы на это не претендуют). Основание 2 со стороны боковых пластин 5 устанавливают на цилиндрической изделие 1 сверху, охватывают цилиндрической изделие 1 и звездочку 10 (фиг. 1) разомкнутой цепью 11, которую замыкают в кольцо как минимум разъемным звеном. При наличии боковых прорезей 16 в основании 1 цепь располагают также и в них перед установкой разъемных звеньев. После чего вращением винта 13 при помощи рычагов 18, гаечного ключа, торцевого ключа или т.п. (последнее не показано) гайку с ползуном 8, осью 9 и звездочкой 10 отводят от основания, цепь 11 при этом натягивается, предварительно фиксируя основание 2 относительно цилиндрического изделия 1. Аналитический прибор 3 (например, цилиндрический), который предварительно настроили на стандартном изделии (не показано), достают из отдельного ударопрочного футляра (не показан) и устанавливают внутрь держателя 7 (фиг. 3), например, зажимными винтами 15 так, чтобы излучатель и детектор рентгеновского излучения аналитического прибора 3 были направлены в сторону цилиндрического изделия. Обратным вращением винта 13 (фиг.2) цепь 11 ослабляют и перемещением основания 2 (фиг. 3) вдоль цилиндрического изделия 1 добиваются расположение аналитического прибора 3 над сварным швом 17 цилиндрических изделий 1. После чего вращением винта 13 (фиг. 1 и 2) натягивают цепь 11 и фиксируют основание 2 относительно цилиндрического изделия 1 от перемещения. Уходят на безопасное расстояние и/или за защитный щит (не показан) по кабелю 19 (показан условно) подают питание на аналитический прибор 3, последовательно инициируют рентгеновское излучение излучателем, снимают данные детектором, информация с которого передается также по кабелю 19 в компьютерной обработки и блок памяти (не показаны). После чего при помощи винта 13 и гайки 12 опять ослабляют цепь 11, поворачивают основание 2 относительно поверхности цилиндрического изделия 1 на угол, обеспечивающий исследовать сварной шов 17 полностью (без разрывов информации – определяется в лабораторных условиях при настройке аналитического прибора 3 перед проведением работ). При повороте основания 2 цепь 11 контактирует с поверхностью цилиндрического изделия 1 без смещения, а звездочка 10 (фиг. 1), вращаясь относительно оси 9, не приводит к перемещению цепи 11 и повреждению поверхности цилиндрического изделия 1. После чего вращением винта 13 натягивают цепь 11, фиксируя основание 2 относительно поверхности цилиндрического изделия 1. Проводят рентгеноскопию следующего участка сварного шва 17. Последовательно поворачивая основание 2 вокруг цилиндрического изделия 1, описанными выше действиями, проводят рентгеноскопию сварного шва 17 по всему периметру цилиндрического изделия 1. По завершению работ винтом 13, ослабляют винты 15, убирают аналитического прибора 3 в ударопрочный футляр, ослабляют цепь 11. Удаляя разъемное звено, снимают цепь 11 и основание 2 со всеми конструктивными элементами 4, 6, 7, 8, 9, 10 12, 13 и 14 с цилиндрического изделия 1. Основание 2 перемещают к следующему участку цилиндрического изделия 1 со сварным швом 17 для его исследования, последовательно проверяя все сварные швы 17. Так как устройство состоит из простых конструктивных элементов без большого количества подвижных деталей, а питание требуется только для проведения рентгеноскопии сварных швов 17, то для его доставки и работы в полевых условиях с ним требуется бригада, состоящая из 1 – 3 человек (в зависимости от диаметра цилиндрического изделия 1, чем больше диаметр, тем больше людей). При этом все конструктивные элементы просты в изготовлении и обслуживании.
Предлагаемое устройство для наружного рентгеновского контроля сварных швов цилиндрических изделий простое и надежное, при этом позволяет в полевых условиях производить рентгеноскопию сварных швов для труб любого диаметра, за счет наличия небольшого количества простых конструктивных элементов, обеспечивающих фиксацию в выбранном положении и вращение относительно оси труб со сварным швом совмещенных излучателя и детектора рентгеновского излучения.