[发明专利]两个金属带材的两个横向端的对接焊缝的超声波检测方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分中所述的两个金属带材的两个横向端的对接焊缝的检测方法，以及一种如权利要求11的前序部分中所述的为此目的而使用的设备。

本发明涉及对在轧制、除锈/酸洗、涂层等的加工设备内行进的金属带材，尤其是钢带材的对接焊，所述加工设备在下文中统称为“加工设备”。本发明具体涉及对对接焊缝的无损检测。

背景技术

为了通过避免一个带材卷一个带材卷地加工而提高冷轧装置及钢带材加工设备的生产力，现代化高效设备具备对所述带材进行不间断地操作，这是通过将相继的带材彼此焊接，将刚加工完的带材的末端与下一个待加工的带材的首端相衔接而进行的。

在对接焊操作的过程中，待焊接的相邻两个带材端部被停止移动后，加工设备的下游部分由两个连续焊缝之间的且被预先加载的储存带材的装置进行供给。

上述技术是本领域技术人员公知的，其有助于提高对接焊操作的速度，以便缩短带材端部的停止时间，并随之减少储存带材的装置的容量和成本。其还解决了对焊缝的完整性及坚固性方面的需要，该需要是使得焊缝在加工设备中不易出现断裂或者在所述带材行进通过加工设备的机器中时不易损害某些部位。

对接焊的操作是通过焊机来执行的，所述焊机除了包括焊接设备自身（闪光对焊、电阻缝焊、TIG焊、MIG焊、激光焊、激光混合对焊）之外，还包括两个夹爪，每个爪可用于固定一个带材或者一个卷绕好的薄板（或至少是可退绕的），其中一个爪被布置在沿带材的运动方向的下游处并用于固定加载在（生产）线上的所述卷筒的尾部，另一个爪被布置在上游，并用于固定刚刚插入的卷筒状的头部。

这种类型的焊机应当首先是能够制造高质量的焊缝。如果带材在加工设备的行进中出现焊缝断裂或者需要对不合格的焊缝进行重新焊接时，这将产生重大的生产损失。多个不可分离的关键因素决定焊缝的质量，所述关键因素主要是基于以下几个方面的标准：

-焊接接头的冶金质量，尤其是在热影响区易发生冶金学变化的钢材；

-焊接区域，在理想状态下，焊接区域不应过厚或过薄；

-焊接接头应具有连续性及密实性；

冶金质量取决于所用的焊接方法和热影响区的热循环，以及在焊机自身内局部地或在其紧下游处执行的预加热及焊后加热处理或回火处理。

被焊接的区域取决于焊接方法及焊接后所进行的精加工的方式。闪光对焊会产生焊道，焊道是需要被刨削掉的，通常，闪光对焊机都配备有一体的刨削装置。电阻缝焊也会造成由于钢板搭接而产生厚度多余量，其通常应借助焊机所装备的滚轮装置对其进行挤压。激光焊可对与非常小的受热影响区域相关的焊接区域进行精确管理。

接头的连续性及密实性主要取决于所用的焊接参数。这些参数主要是电气参数，且通常情况下较为容易以安全可靠的方式进行管理。

然而，还有一个参数占据首要位置，因为其与接头的连续性及密实性以及其横截面相关，这就是待被焊接的边缘的平直度及其在焊接过程中的相对位置。

为了保证对接焊缝的质量，必须将待被焊接的带材端部完全排成直线并对齐。因此，在通常情况下焊机都配备有用于固定薄板的两个夹爪，其中一个爪被布置在沿所述带材的运动方向的下游，用于固定被引入到（生产）线上的卷筒的带材的尾部，另一个爪被布置在上游且用于固定刚被引入以便将其与前一个带材相连接的带材的头部。由此，带材的端部就被夹爪固定住并超过爪一个悬伸部，这通过焊机上的剪切机或激光束实现精确且合适的剪切。悬伸部应沿着相邻端部尽可能小，以便将所述带材相邻端部正确对齐并受控制地具有间隔或无间隔。

尽管采取了所有的确保满足几何、冶金及焊接参数条件的措施，但是仍会有一些焊缝出现缺陷，这些缺陷在通过加工设备的行进过程中容易发生断裂现象。这些事件可能会导致严重的后果，尤其是在连续回火炉或电镀炉内发生时是这样。加工设备就会因此而停止运行几天以便重建带材的连续性。

还有一些缺陷或缺损，其造成后果相对较为轻微，例如过大的厚度余量，这要求打开轧制机的平整机的轧辊，并会在焊缝的上游和下游因没有平整而损失几米的带材。如果这种类型的事件过多的话，就会大大减少在加工设备中加工的卷筒的实际产量。因此，非常重要的是：在焊缝从焊机离开并通过加工设备之前，操作员必须对焊缝的质量有足够的信心。

为此，在大部分的加工设备中都会对焊缝进行目视检查，有时会借助摄像机。操作员的警惕性及经验在整个决策过程中仍具有决定性的意义，通常情况下这一决策过程是比较保守的，但也会导致对一些并不总是正确的重焊操作。