超聲檢測(cè)工藝智能優(yōu)化系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

仇 飛* 陳浩禹 孫旭東 王亞?wèn)| 嚴(yán)俊偉

（1.浙江省特種設(shè)備科學(xué)研究院 2.浙江省特種設(shè)備安全檢測(cè)技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

0 引言

超聲檢測(cè)技術(shù)是承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)中應(yīng)用最廣、使用頻率最高的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，其利用超聲波對(duì)承壓設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，可以有效地發(fā)現(xiàn)焊縫及母材中可能存在的埋藏缺陷。現(xiàn)階段，運(yùn)用最多且較為技術(shù)成熟的是采用A 型脈沖反射式超聲檢測(cè)儀對(duì)承壓設(shè)備中可能存在的埋藏缺陷進(jìn)行檢測(cè)。

超聲檢測(cè)人員對(duì)承壓設(shè)備開(kāi)展超聲檢測(cè)工作時(shí)，需按照檢驗(yàn)單位的質(zhì)量管理體系來(lái)執(zhí)行，從而確保超聲檢測(cè)工作安全可靠。超聲檢測(cè)人員應(yīng)先根據(jù)相關(guān)法規(guī)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合檢測(cè)對(duì)象的具體檢測(cè)要求來(lái)編制操作指導(dǎo)書(shū)，然后根據(jù)操作指導(dǎo)書(shū)完成設(shè)備的超聲檢測(cè)工作。

1 承壓設(shè)備的超聲檢測(cè)操作指導(dǎo)書(shū)

隨著新技術(shù)、新工藝不斷升級(jí)，超聲檢測(cè)操作指導(dǎo)書(shū)應(yīng)引用最新版的相關(guān)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)檢測(cè)工件、檢測(cè)技術(shù)要求、各項(xiàng)設(shè)備信息，對(duì)超聲檢測(cè)儀的探頭、試塊、檢測(cè)靈敏度等參數(shù)進(jìn)行選配，完成操作指導(dǎo)書(shū)的編寫(xiě)工作。超聲操作指導(dǎo)書(shū)用來(lái)指導(dǎo)超聲檢測(cè)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行超聲檢測(cè)工作，保障承壓設(shè)備的質(zhì)量安全，其編寫(xiě)過(guò)程如圖1 所示。

圖1 超聲檢測(cè)操作指導(dǎo)書(shū)的編寫(xiě)

目前，相關(guān)超聲參數(shù)的選取以及操作指導(dǎo)書(shū)的編寫(xiě)工作，還需要超聲檢測(cè)人員根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行人工計(jì)算、判斷，這是一個(gè)復(fù)雜、繁瑣的過(guò)程，任何一個(gè)參數(shù)誤選都會(huì)導(dǎo)致工藝不正確。當(dāng)檢測(cè)人員執(zhí)行不正確的工藝時(shí)，會(huì)導(dǎo)致埋藏缺陷漏檢，給超聲檢測(cè)工作帶來(lái)潛在的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至需要承擔(dān)法律責(zé)任。因此，設(shè)計(jì)一款超聲檢測(cè)工藝智能優(yōu)化管理系統(tǒng)，對(duì)工藝參數(shù)的選取進(jìn)行信息化管理是很有必要的。

2 超聲檢測(cè)工藝智能優(yōu)化系統(tǒng)

開(kāi)發(fā)一款超聲檢測(cè)工藝智能優(yōu)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)超聲檢測(cè)工藝參數(shù)、試塊探頭參數(shù)的智能選配，用軟件系統(tǒng)完成超聲檢測(cè)指導(dǎo)書(shū)的編寫(xiě)工作，是超聲檢測(cè)工作者必須邁出去的一步，也是信息化時(shí)代的要求。通過(guò)計(jì)算機(jī)精準(zhǔn)、快速地幫助超聲檢測(cè)人員完成超聲檢測(cè)各項(xiàng)參數(shù)的選取及操作指導(dǎo)書(shū)的編寫(xiě)工作，減少人工計(jì)算、判斷環(huán)節(jié)，從而科學(xué)、快捷、高質(zhì)量地指導(dǎo)超聲檢測(cè)人員完成承壓設(shè)備超聲檢測(cè)工作，實(shí)現(xiàn)既快又好的工作目標(biāo)。

超聲檢測(cè)工藝智能優(yōu)化系統(tǒng)是利用Python 語(yǔ)言編寫(xiě)的一款界面簡(jiǎn)單明了、算法合理、快速智能的參數(shù)匹配系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以通過(guò)輸入模塊從超聲檢測(cè)人員處獲取承壓設(shè)備的類(lèi)別、材料、外徑、厚度及焊縫類(lèi)別等相關(guān)工件參數(shù)，然后經(jīng)過(guò)條件語(yǔ)句、循環(huán)語(yǔ)句等程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，最終得到超聲檢測(cè)人員所需的重要參數(shù)，并在顯示模塊中呈現(xiàn)，可以生成Word 版超聲檢測(cè)操作指導(dǎo)書(shū)來(lái)指導(dǎo)超聲檢測(cè)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作。

如圖2 所示，超聲檢測(cè)工藝智能優(yōu)化系統(tǒng)的核心算法是根據(jù)TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，NB/T 47013—2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》，JB/T 9214—2010《A 型脈沖反射式超聲波探傷系統(tǒng)工作性能測(cè)試方法》，GB/T 27664—2011《無(wú)損檢測(cè) 超聲檢測(cè)設(shè)備的性能與檢驗(yàn)》及其他特種設(shè)備相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)超聲檢測(cè)中關(guān)于探頭頻率、探頭K值、對(duì)比試塊、檢測(cè)靈敏度等重要參數(shù)的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行歸納總結(jié)。將標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)參數(shù)表格及公式中關(guān)于不同設(shè)備類(lèi)別、設(shè)備材料、設(shè)備外徑、設(shè)備厚度及焊縫類(lèi)別所對(duì)應(yīng)的參數(shù)，進(jìn)行提取和編制，逐一列舉可能出現(xiàn)的特殊工況，提煉計(jì)算得到不同工況下，對(duì)應(yīng)的超聲檢測(cè)工藝參數(shù)及試塊探頭參數(shù)。

圖2 超聲檢測(cè)工藝智能優(yōu)化系統(tǒng)的架構(gòu)

3 智能優(yōu)化系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

超聲檢測(cè)操作指導(dǎo)書(shū)中包含很多重要參數(shù)信息，如圖3 所示。超聲檢測(cè)人員只有正確計(jì)算，獲取其中的重要參數(shù)，并嚴(yán)格按照指導(dǎo)書(shū)對(duì)相關(guān)承壓設(shè)備進(jìn)行超聲檢測(cè)工作，才能保障設(shè)備的檢測(cè)質(zhì)量及運(yùn)行安全。

圖3 超聲檢測(cè)操作指導(dǎo)書(shū)相關(guān)參數(shù)表格

通過(guò)智能優(yōu)化系統(tǒng)完成核心參數(shù)的運(yùn)算，自動(dòng)生成超聲檢測(cè)操作指導(dǎo)書(shū)，降低檢測(cè)人員的工作強(qiáng)度，規(guī)避可能發(fā)生的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，提升服務(wù)企業(yè)的檢測(cè)效率，是信息化管理的重要步驟。圖4 為超聲檢測(cè)工藝智能優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)算流程，從獲取模塊獲得相關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)信息，邏輯運(yùn)算后通過(guò)顯示模塊輸出相關(guān)檢測(cè)參數(shù)，再將所有信息自動(dòng)生成Word版操作指導(dǎo)書(shū)，從而幫助超聲檢測(cè)人員準(zhǔn)確、快速地完成承壓設(shè)備的超聲檢測(cè)工作。

3.1 獲取模塊

利用Python 語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)多個(gè)簡(jiǎn)潔、美觀的智能輸入框，方便超聲檢測(cè)人員按不同的分類(lèi)填寫(xiě)承壓設(shè)備的基礎(chǔ)信息，將具體承壓設(shè)備的相關(guān)信息提供給智能優(yōu)化系統(tǒng)，為其運(yùn)算提供數(shù)據(jù)支持。所有的智能輸入框組合在一起組成獲取模塊，供超聲檢驗(yàn)人員與智能優(yōu)化系統(tǒng)交流設(shè)備的基礎(chǔ)信息。

3.2 運(yùn)算模塊

利用Python 語(yǔ)言編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的條件語(yǔ)句、循環(huán)語(yǔ)句等核心代碼，對(duì)從獲取模塊所獲得的檢測(cè)對(duì)象信息，利用計(jì)算機(jī)二進(jìn)制語(yǔ)言進(jìn)行快速邏輯運(yùn)算，從而準(zhǔn)確地獲得在相關(guān)檢測(cè)要求下，與承壓設(shè)備匹配的各項(xiàng)超聲檢測(cè)工藝參數(shù)及試塊探頭參數(shù)。

3.3 顯示模塊

利用Python 語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)不同功能的智能顯示框，將計(jì)算機(jī)運(yùn)算所得的超聲檢測(cè)參數(shù)，如探頭頻率、探頭K值、對(duì)比試塊、檢測(cè)靈敏度、打磨寬度等及獲取模塊所輸入的原始參數(shù)，整合顯示在各個(gè)不同功能的顯示框內(nèi)，從而讓超聲檢測(cè)人員快速精準(zhǔn)地獲得超聲檢測(cè)所需的重要信息。

3.4 Word版操作指導(dǎo)書(shū)

智能優(yōu)化系統(tǒng)的插件工具可將顯示模塊的信息生成Word 版操作指導(dǎo)書(shū)。超聲檢測(cè)工藝智能優(yōu)化系統(tǒng)編寫(xiě)的超聲檢測(cè)操作指導(dǎo)書(shū)內(nèi)容包括：檢測(cè)對(duì)象、檢測(cè)技術(shù)要求、檢測(cè)設(shè)備和器材、檢測(cè)工藝參數(shù)等。指導(dǎo)書(shū)可以精準(zhǔn)快速地指導(dǎo)超聲檢測(cè)人員對(duì)具體承壓設(shè)備進(jìn)行超聲檢測(cè)。

3.5 智能優(yōu)化系統(tǒng)的相關(guān)代碼

超聲檢測(cè)智能優(yōu)化系統(tǒng)是根據(jù)超聲檢測(cè)人員在輸入模塊提供的相關(guān)工件信息，進(jìn)行邏輯判斷，然后對(duì)有效信息進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，獲取超聲檢測(cè)的工藝參數(shù)及探頭試塊參數(shù)的程序。

圖5 所示為邏輯判斷部分代碼，根據(jù)從獲取模塊輸入的參數(shù)，可將設(shè)備類(lèi)別分成壓力容器、壓力管道；可將設(shè)備材料分成碳鋼、不銹鋼。針對(duì)不同的設(shè)備類(lèi)別或材料屬性，應(yīng)采用對(duì)應(yīng)的公式進(jìn)行運(yùn)算。

圖5 邏輯判斷的部分代碼

邏輯運(yùn)算部分代碼如圖6 所示，根據(jù)輸入模塊中獲取的相應(yīng)信息，如碳鋼容器的直徑、厚度、技術(shù)等級(jí)等信息，然后進(jìn)行邏輯運(yùn)算得到此碳鋼容器超聲檢測(cè)時(shí)所要選配的探頭頻率、探頭K值、試塊型號(hào)、檢測(cè)靈敏度等參數(shù)。

圖6 邏輯運(yùn)算部分代碼

3.6 智能優(yōu)化系統(tǒng)界面

該超聲檢測(cè)工藝智能優(yōu)化系統(tǒng)的最大特點(diǎn)就是簡(jiǎn)單、實(shí)用，其是一款超聲檢測(cè)人員開(kāi)發(fā)的軟件，用來(lái)解決超聲檢測(cè)指導(dǎo)書(shū)編寫(xiě)繁瑣、復(fù)雜的問(wèn)題。該系統(tǒng)可以通過(guò)信息化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，通過(guò)檢測(cè)人員在優(yōu)化系統(tǒng)中輸入承壓設(shè)備的相關(guān)基礎(chǔ)信息以及檢驗(yàn)技術(shù)要求以及計(jì)算機(jī)運(yùn)算，快速獲得相關(guān)重要參數(shù)，并生成相應(yīng)的Word 版超聲檢測(cè)操作指導(dǎo)書(shū)。

超聲檢測(cè)智能優(yōu)化系統(tǒng)的界面如圖7 所示，以現(xiàn)有的超聲檢測(cè)操作指導(dǎo)書(shū)為模板，提供相應(yīng)的輸入框，便于檢測(cè)人員直接輸入具體設(shè)備的相關(guān)基礎(chǔ)信息，通過(guò)點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕可以得到相關(guān)超聲檢測(cè)工鈕，直接生成Word版超聲檢測(cè)操作指導(dǎo)書(shū)，快速、藝參數(shù)及探頭試塊參數(shù)，也可點(diǎn)擊“生成Word”按精準(zhǔn)地指導(dǎo)超聲檢測(cè)人員完成對(duì)具體設(shè)備的超聲檢測(cè)準(zhǔn)備工作。

圖7 超聲檢測(cè)工藝智能優(yōu)化系統(tǒng)界面

4 結(jié)論

智能優(yōu)化系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)人員根據(jù)特種設(shè)備相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，逐一核對(duì)相關(guān)工藝參數(shù)并選取表格，對(duì)承壓設(shè)備超聲檢測(cè)參數(shù)選用進(jìn)行歸納總結(jié)，將其寫(xiě)進(jìn)核心代碼，開(kāi)發(fā)一套超聲檢測(cè)工藝智能優(yōu)化系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)承壓設(shè)備基礎(chǔ)信息的判斷和運(yùn)算，快速準(zhǔn)確地得到相關(guān)檢測(cè)工藝參數(shù)，完成超聲檢測(cè)操作指導(dǎo)書(shū)的編寫(xiě)工作。超聲檢測(cè)工藝智能優(yōu)化系統(tǒng)可以幫助廣大超聲檢測(cè)工作者快速準(zhǔn)確地確定相關(guān)參數(shù)，高質(zhì)量地完成超聲檢測(cè)工作，為承壓設(shè)備的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。