钢丝绳探伤仪检定装置的研制

研制本装置是为了确保被校准的钢丝绳探伤仪具有可靠的计量性能。本所原有的钢丝绳探伤仪检定装置,购于波兰,符合GB/T21837-08标准和ASTM E1571-2001。由于近年工作量的增加,纯手工装填操作的方式已经不太适合目前的校准要求,因此提出本装置的研制计划,用于取代现有装置,并实现自动化校准,并在符合国家标准的前提下扩展校准范围,更好地满足客户的需求。

本装置由标准缺陷钢丝绳组、标准钢丝绳模块和自动化校准装置组成。不同缺陷的钢丝绳,用于模拟表面断丝(LFS)、截面积减少(LMA)等缺陷。标准钢丝绳模块配合有缺陷钢丝绳组,模拟断丝,截面减少比例以及控制断丝断裂深度等条件。自动化校准装置用于自动控制钢丝绳以标准速度运行,并能给被校准的钢丝绳探伤仪一个标准的运行速度。同时能按照标准要求以上下限的速度对缺陷进行检测,确定仪器的性能。

标准缺陷钢丝绳可以由钢条或者钢丝制造,要求表面光洁、无划痕。缺陷大小按照钢丝绳模块的截面积进行制作。缺陷面积为不同百分比的总截面面积,长度为>1.5mm的多个不同的缺陷长度,不同的缺陷可根据客户需求进行订制。

图1为标准钢丝绳的缺陷结构图,3种不同的缺陷结构具有不同的优缺点。图1a具有等轴结构,易于加工,缺点是结构强度低,易形变。图1b为改进结构,易于加工,结构强度较图1a有较大提高,图1c是最佳结构,但是加工困难,结构强度高使用寿命长。

我所选用1a结构制作标准钢丝绳,为弥补机械强度的损失,需要使用不同的手段对标准钢丝绳进行补强。国际上常采用的方式是在缺陷处使用黄铜包覆进行加强。但黄铜包覆在使用上不够方便,因为有突出边缘,使用过程中会出现卡顿,且结构强度改善并不明显,最重要的是溯源困难,难以查验标准钢丝绳是否出现损坏。在综合测试的结果上,决定采用无磁玻璃纤维管外套进行保护,以确保标准钢丝绳有足够的机械强度,同时方便每年定期校准和维护操作。

标准钢丝制作多组,对应标准模块,采用缺陷长度1.5mm、5mm、25mm、50mm等,缺陷截面变化对应钢丝绳模块有1%、2%、5%、10%、15%、20%等。或者可根据客户需求,制作相应截面变化的标准钢丝绳。

图1 a 

图1b 

图1 c 

按照标准要求制作的模块,可以是和钢丝绳同一种材料的整块材料加工,也可以使用钢丝绳人工捆扎而成。因整体加工深孔难度高,且不易控制,选择人工捆扎钢丝绳的方法来制作钢丝绳模块。选择与标准钢丝绳相同材质的钢丝,夹杂不具有磁导能力的铜管,制作钢丝绳模块。

在校准时,标准钢丝绳以均匀预置速度通过中心孔或偏心孔,模拟出有缺陷钢丝绳匀速通过钢丝绳探伤仪的效果。

钢丝绳模块的规格对应的有11mm/50mm2、16mm/100mm2、22mm/200mm2、40mm/700mm2、60mm/1500mm2、22mm/200mm2,以及根据客户需求订制的模块。

自动化校准装置由支撑机构、速度调节轮、调速器等组成。作用是将校准工作自动化,并为标准钢丝绳提供一个均匀的线速度,使标准钢丝绳能按预置速度均匀通过钢丝绳模块的铜管。同时带动被校钢丝绳探伤仪的速度传感器一个标准速度,从而对钢丝绳探伤仪进行自动化校准。

图2为自动化校准装置的示意图。

图2

如图2所示,自动化校准装置为标准缺陷钢丝绳提供线速度v,同时为钢丝绳探伤仪测速轮提供一个相同的线速度v,并给被校准的钢丝绳探伤仪和标准钢丝绳模块提供一个支撑作用。

由标准钢丝绳、钢丝绳模块、自动化校准装置构成的钢丝绳校准装置实现对钢丝绳探伤仪进行自动化校准,减少人工,实现高效准确可靠的溯源保障。