Amalog-sonoscopeⅡ漏磁探傷設(shè)備“雙閘門”捕色軟件的開發(fā)

袁興龍，陳 瑞，李跟社，李常斌，張銀亮，王 俊，伏寧剛

（寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721008）

2010年寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司石油專用管分公司（簡(jiǎn)稱寶雞鋼管專用管分公司）引進(jìn)2套Amalog-sonoscopeⅡ漏磁探傷設(shè)備，該設(shè)備具有檢測(cè)鋼管內(nèi)外表面縱、橫向缺陷的能力，設(shè)備標(biāo)定時(shí)，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)人工傷波高達(dá)到報(bào)警閘門（閾值）50%，全管體漏磁設(shè)備在鋼管檢測(cè)過程中，可對(duì)檢測(cè)波高達(dá)到50%報(bào)警閘門以上的鋼管產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并自動(dòng)判廢。目前該設(shè)備能很好滿足寶雞鋼管油套管產(chǎn)品無損檢測(cè)要求，可檢測(cè)出鋼管表面及近表層等尖銳類型缺陷，如裂紋、劃傷、通孔、重皮等；但對(duì)于材料內(nèi)部缺陷，漏磁場(chǎng)受到外圍鐵磁性材料的屏蔽，靈敏度較差，信號(hào)經(jīng)處理后波形表現(xiàn)為單峰密集，無法達(dá)到設(shè)備50%報(bào)警閘門（閾值）并產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，存在缺欠管漏檢的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。由于缺陷埋藏深度對(duì)探傷效果的影響，造成了產(chǎn)品漏檢風(fēng)險(xiǎn)。為解決此問題，寶雞鋼管專用管分公司提出對(duì)設(shè)備增加一條預(yù)警閘門的方案，探傷時(shí)對(duì)于波形達(dá)到預(yù)警閘門而未達(dá)到報(bào)警閘門的管坯，人為干預(yù)下線，進(jìn)行人工超聲波探傷復(fù)查，實(shí)現(xiàn)設(shè)備“雙閘門”探傷，避免鋼管存在一定埋藏深度缺陷的漏檢。

1 漏磁檢測(cè)原理

漏磁場(chǎng)檢測(cè)是指鐵磁材料被磁化后，其表面和近表面缺陷在材料表面形成漏磁場(chǎng)［1-3］，通過檢測(cè)漏磁場(chǎng)以發(fā)現(xiàn)缺陷的無損檢測(cè)技術(shù)［4-10］。漏磁檢測(cè)原理如圖1所示。

圖1 漏磁檢測(cè)原理示意

當(dāng)磁飽和器磁化被測(cè)的鐵磁材料時(shí)，若材料的材質(zhì)是連續(xù)、均勻的，則材料中的磁感應(yīng)線將被約束在材料中，磁通平行于材料表面，幾乎沒有磁感應(yīng)線從表面穿出，被檢表面沒有磁場(chǎng)。但當(dāng)材料中存在著切割磁力線的缺陷時(shí)，材料表面的缺陷或組織狀態(tài)變化會(huì)使磁導(dǎo)率發(fā)生變化，由于缺陷處的磁導(dǎo)率很小，磁阻很大，使得磁路中的磁通發(fā)生畸變，磁感應(yīng)線會(huì)改變途徑，除了一部分的磁通會(huì)直接通過缺陷或是在材料內(nèi)部繞過缺陷外，還有部分磁通會(huì)離開材料的表面，通過空氣繞過缺陷再重新進(jìn)入材料，在材料表面缺陷處形成漏磁場(chǎng)。因此可以通過磁敏感傳感器檢測(cè)到漏磁場(chǎng)的分布及大小，從而達(dá)到無損檢測(cè)的目的。

漏磁檢測(cè)系統(tǒng)的磁化方法在漏磁檢測(cè)中起著重要的作用，其影響被檢測(cè)對(duì)象的磁場(chǎng)信號(hào)。從磁化的范圍來看，可分為局部磁化和整體磁化；從磁化所用的勵(lì)磁磁源來看，可分為交變磁場(chǎng)磁化方法、直流磁場(chǎng)磁化方法和永久磁鐵磁化法。交變磁場(chǎng)磁化方法以交流電流激勵(lì)電磁鐵進(jìn)行磁化，電流頻率的增高，磁化的深度減小，磁化后鐵磁性材料不會(huì)產(chǎn)生剩磁，不需要退磁；直流磁場(chǎng)磁化方法以直流電流激勵(lì)電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)進(jìn)行磁化，磁化的強(qiáng)度可以通過控制電流來實(shí)現(xiàn)；永久磁鐵磁化法以永久磁鐵作為勵(lì)磁磁源，其效果相當(dāng)于固定直流磁化。永久磁鐵可以采用稀土永磁、鋁鎳鈷永磁等，一般采用稀土永磁。采用直流磁場(chǎng)磁化方法和永久磁鐵磁化法都會(huì)產(chǎn)生剩磁，退磁與否根據(jù)具體要求而定，對(duì)檢測(cè)速度參數(shù)沒有特定的要求。磁化強(qiáng)度的選擇一般以確保檢測(cè)靈敏度和減輕磁化器使缺陷或結(jié)構(gòu)特征產(chǎn)生的磁場(chǎng)能夠被檢測(cè)到為目標(biāo)。

2 漏磁檢測(cè)的局限性

（1）由于檢測(cè)傳感器不可能像磁粉一樣緊貼被檢測(cè)工件的表面，與被檢測(cè)表面有一定提離值，從而降低了探傷靈敏度。圖2所示為近表面裂紋檢測(cè)信號(hào)的峰值Vpp和磁化磁場(chǎng)強(qiáng)度Ha的關(guān)系曲線。由于外層金屬的屏蔽作用，在同樣磁化磁場(chǎng)強(qiáng)度Ha的作用下，近表面裂紋較表面裂紋產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)弱。但是即使在裂紋埋藏深度hd為0.75 mm的情況下，仍然會(huì)產(chǎn)生可評(píng)價(jià)的表面漏磁場(chǎng)信號(hào)，而且裂紋埋藏深度愈深，表面漏磁場(chǎng)的分布范圍愈寬［2］，產(chǎn)生的信號(hào)可評(píng)估性越差。

圖2 V pp和H a的關(guān)系曲線

（2）缺陷的量化粗略。缺陷的形態(tài)是復(fù)雜的，而漏磁通檢測(cè)得到的信號(hào)相對(duì)簡(jiǎn)單，在實(shí)際檢測(cè)中，缺陷的形狀特征和檢測(cè)信號(hào)的特性不存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因而漏磁檢測(cè)只能初步量化缺陷［11］。

3 解決方法

為了避免漏磁檢測(cè)時(shí)部分未達(dá)到設(shè)備報(bào)警閘門（報(bào)警閘門高度設(shè)定為50%）的埋藏缺欠出現(xiàn)漏檢，Amalog-sonoscopeⅡ漏磁探傷設(shè)備校準(zhǔn)及實(shí)際探傷時(shí)，點(diǎn)擊“ACP（縱向檢測(cè)）”校準(zhǔn)窗口和“SCP（橫向檢測(cè)）”校準(zhǔn)窗口下方“Threshold（閾值）”按鈕，打開“Threshold（閾值）”設(shè)定窗口（圖 3），設(shè)置內(nèi)傷（Low Band）、外傷（High Band）可疑品（Minor）報(bào)警閾值和報(bào)廢品（Major）報(bào)警閾值，即25%預(yù)警報(bào)警閘門和50%自動(dòng)判廢閘門。該設(shè)備雖然可以設(shè)置雙閘門進(jìn)行作業(yè)，但在鋼管檢測(cè)時(shí)僅對(duì)波高達(dá)到判廢閘門的管坯進(jìn)行報(bào)警并自動(dòng)判廢，而對(duì)于波高達(dá)到預(yù)警閘門25%而未達(dá)到報(bào)警閾值的管坯并未采取有效措施，需人為跟蹤判定，存在缺欠管漏檢風(fēng)險(xiǎn)。鑒于此，寶雞鋼管專用管分公司基于Visual Basic 6.0程序設(shè)計(jì)語言開發(fā)出“雙閘門”捕色軟件。

圖3 “Threshold（閾值）”設(shè)定窗口

Visual Basic 6.0是基于Windows操作系統(tǒng)可視化編程環(huán)境。Visual Basic是極具特色和功能強(qiáng)大的軟件，主要表現(xiàn)在：所見所得的界面設(shè)計(jì)，基于對(duì)象的設(shè)計(jì)方法，極短的軟件開發(fā)周期，較易維護(hù)的生成代碼。

3.1 軟件核心思路

對(duì)屏幕指定像素行進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，像素點(diǎn)RGB（紅、綠、藍(lán)）值發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)生布爾量為1的計(jì)算機(jī)信號(hào)。軟件設(shè)計(jì)流程如圖4所示。

漏磁計(jì)算機(jī)顯示器分辨率為1 920×1 200，分別記錄橫向外傷、橫向內(nèi)傷、縱向外傷、縱向內(nèi)傷25%高度時(shí)的像素縱坐標(biāo)，記為H1，H2，H3，H4，即代碼設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

記錄波形顏色RGB值及背景RGB值，作為代碼設(shè)計(jì)時(shí)的比較依據(jù)。

“雙閘門”捕色軟件設(shè)計(jì)核心函數(shù)如圖5所示。一個(gè)掃描周期（10 ms）內(nèi)，邏輯順序如下：①調(diào)用GetDC函數(shù)捕獲屏幕；②調(diào)用GetCursorPos函數(shù)獲取屏幕絕對(duì)縱坐標(biāo)；③調(diào)用GetPixel函數(shù)獲取該行內(nèi)1 920個(gè)像素的RGB值，偵測(cè)到RGB值異常而產(chǎn)生中斷；④釋放屏幕?！半p閘門”捕色軟件設(shè)計(jì)原理如圖6所示。

圖5 “雙閘門”捕色軟件設(shè)計(jì)核心函數(shù)

圖6 “雙閘門”捕色軟件設(shè)計(jì)原理示意

GetDC函數(shù)聲明：Private Declare Function GetDCLib"user32"（ByVal hwnd As Long）As Long

ReleaseDC函數(shù)聲明：Private Declare Function ReleaseDCLib"user32"（ByVal hwnd As Long，ByVal hdc As Long）As Long

GetPixel函數(shù)聲明：Private Declare Function GetPixel Lib"gdi32"（ByVal hdc As Long，ByVal x As Long，ByVal y As Long）As Long

Sleep函數(shù)聲明：Private Declare Sub Sleep Lib"kernel32"（ByVal dwMilliseconds As Long）

GetCursorPos函數(shù)聲明：Declare Function Get-CursorPos Lib"user32"Alias"GetCursorPos"（lpPoint As POINTAPI）As Long

3.2 硬件核心思路

“雙閘門”捕色軟件硬件設(shè)計(jì)流程如圖7所示，將計(jì)算機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)化為24 V電信號(hào)。程序代碼中定義數(shù)組型變量 data（），維數(shù)為 2。Data（1）=&H1，該指令使繼電器1吸合；Data（1）=&H0，該指令使繼電器1釋放。SR-104A串口單片機(jī)及原理如圖8所示，可通過單字節(jié)指令控制2路繼電器吸合與釋放，操作簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快。

圖7 “雙閘門”捕色軟件硬件設(shè)計(jì)流程

圖8 SR-104A串口單片機(jī)及原理示意

4 應(yīng)用效果及前景

通過Visual Basic程序代碼開發(fā)“雙閘門”捕色軟件，設(shè)計(jì)出25%或30%高度的預(yù)警閘門（圖9），當(dāng)漏磁檢測(cè)鋼管的過程中發(fā)現(xiàn)波高小于50%（未達(dá)到判廢閘門），但達(dá)到25%預(yù)警閘門，設(shè)備通過單片機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)換，觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警，提示檢驗(yàn)人員對(duì)此異常波形管坯進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，并由檢驗(yàn)人員根據(jù)異常波形類型及經(jīng)驗(yàn)對(duì)該根鋼管做出判定，有效地降低了一定深度埋藏缺欠的漏檢。

圖9 “雙閘門”捕色軟件應(yīng)用示意

該漏磁探傷設(shè)備“雙閘門”捕色軟件的開發(fā)成本低，代碼量小，操作簡(jiǎn)便，響應(yīng)速度快，資源占用率低，自改造完成至今運(yùn)行穩(wěn)定，“攔截”了多個(gè)疑似缺陷，降低了漏檢風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)用效果良好，應(yīng)用前景廣闊。