一种测量埋弧焊钢管气孔高度的方法与流程

1.本发明涉及埋弧焊钢管检测领域，尤其是涉及一种测量埋弧焊钢管气孔高度的方法。


背景技术：

2.由于埋弧焊钢管存在的气孔具有方向性，当气孔垂直于焊缝方向的尺寸较深时可能引起埋弧焊管道泄漏的可能性，因此对深孔缺陷的检测和判定非常重要。目前，对埋弧焊钢管气孔常用的检测方式是x射线检测，传统胶片照相技术和数字射线检测技术显示的气孔是二维图像，只能测量其在平面上的尺寸，无法测量垂直于焊缝方向的高度。深孔的判定是以气孔在胶片上显示的黑度与周边做比较，黑度计受测量孔大小限制，不能精确地测量细微的黑度变化，判定结果受到个人主观影响。针对埋弧焊钢管气孔垂直于焊缝方向的高度测量，采用双向倾斜射线透照，照射角度不易控制，几何不清晰度较大，测量数据也不够准确，且不适用于常规检测方法。为此我们提出一种测量埋弧焊钢管气孔高度的方法用于解决上述问题。
3.中国专利文献cn114137009a记载了一种螺旋埋弧焊钢管焊缝是否出现气孔缺陷的判断方法，得出当轧材芯部纵截面内的mns夹杂物总长度小于130μm时，轧材经螺旋埋弧焊焊接之后不容易产生气孔缺陷，并提供一种用金相试样酸蚀面粗糙度判断轧材芯部纵截面内的mns夹杂物总长度是否小于130μm的方法，当待测金相试样的粗糙度小于标准金相试样粗糙度时，得到待测金相试样待测轧材芯部纵截面内的硫化锰夹杂物总长度小于130μm，进一步得出待测轧材焊缝不出现气孔缺陷；本发明无需在轧材焊接之后对焊缝进行x射线探伤才能得出是否易出现气孔缺陷，方法简单、快捷、成本低、准确率高，适用于炼钢、连铸等生产设备简陋的企业。但是该方法操作复杂，需要较多辅助材料，不适用于大量埋弧焊的检测流水线上，不适合大规模的流水线上的埋弧焊钢管气孔检测，使用存在缺陷，需要改进。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种测量埋弧焊钢管气孔高度的方法，解决传统埋弧焊钢管检测气孔是二维图像，只能测量其在平面上的尺寸，无法测量垂直于焊缝方向的高度；深孔的判定是以气孔在胶片上显示的黑度与周边做比较，黑度计受测量孔大小限制，不能精确地测量细微的黑度变化，判定结果受到个人主观影响的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种测量埋弧焊钢管气孔高度的方法，包括以下步骤：
6.s1、测量前准备：确定检测系统、确定钢管规格、确定透照参数；
7.s2、对测量软件进行调整：设置平板探测器帧叠加次数，帧速率，分别对平板进行偏移校正、增益校正，文件存储格式；
8.s3、静态检测，获取钢管焊缝和沟槽对比试块图像：使用x射线机对钢管焊缝和沟
槽对比试块进行检测，平板探测器捕捉获取数字图像；
9.s4、标定s3中采集到的图像几何尺寸：把图像像素转化为实际几何尺寸；
10.s5、用x射线机对钢管焊缝进行实时检测，用测量软件实时记录钢管焊缝的数字成像；
11.s6、测量灰度数值：通过软件工具改变图像显示的灰度范围，达到人眼识别的最佳效果，分别测量埋弧焊钢管焊缝、母材灰度均匀区，沟槽对比试块各槽灰度值；
12.s7、测量气孔最大灰度值，判断气孔是否为深孔；并计算气孔高度。
13.优选的方案中，s3中的沟槽对比试块上设有多个沟槽，沟槽的深度从沟槽对比试块一端到另一端依次增加。
14.优选的方案中，在步骤s3中，静态检测，获取钢管焊缝和沟槽对比试块图像时，沟槽对比试块位于钢管焊缝一侧，钢管焊缝检测部位调整至探测器中心区域，x射线穿过埋弧焊钢管在平板探测器上实时成像，使用软件静态图像捕捉功能获取数字图像。
15.优选的方案中，s4中标定几何尺寸的方法是：采集沟槽对比试块图像，由软件测量试块图像尺寸得到的像素个数，计算出几何因子，对其几何尺寸进行标定。
16.优选的方案中，s7中测量气孔最大灰度值，判断气孔是否为深孔：通过软件工具测量气孔最大灰度值，将灰度值代入公式计算所得高度数值，当灰度值大于或等于沟槽对比试块的最大深度沟槽的灰度值时可确定为深孔。
17.优选的方案中，最大沟槽深度为允许存在的气孔高度。
18.优选的方案中，s7中气孔高度的方法为：
19.a1：计算气孔缺陷对比度灰度：g
气-g
母
＝-0.434uγ
△
t/(1+n)
ꢀꢀ
公式(1)；
20.a2：计算沟槽试块对比度灰度：g
t1-g
t2
＝-0.434uγ(t
1-t2)/(1+n)
ꢀꢀ
公式(2)；
21.a3：计算气孔高度h：气孔高度h为气孔缺陷对比度灰度与沟槽试块对比度灰度的比值，将公式(1)除以公式(2)并整理得：
22.h＝(g
气-g
母
)
·
(t
1-t2)/(g
t1-g
t2
)
ꢀꢀ
公式(3)；
23.式中，高度为h，与母材的厚度差为
△
t，母材处的平均灰度为g母，气孔处的最大灰度为g气，沟槽试块上任意两槽的灰度为gt1和gt2，深度为t1和t2，同时设透照区域内的u、γ、n相同。
24.本发明的有益效果为：通过数字影像可以直观获得埋弧焊钢管气孔的形状、数量，通过软件标定几何尺寸，可以准确测量平面尺寸。通过采用沟槽对比试块，用软件测量出灰度与缺陷高度对应关系，确定气孔是否为深孔。
25.本发明采用了x射线数字成像检测方法加上沟槽对比试块的技术方案，能够精准的测量气孔的深度。传统技术采用x射线照射，较小的气孔在底片上的大小可能为1～2mm，不能通过工作人员肉眼判断气孔大小，本发明采用的测量软件采集的数字成像，能够对采集的气孔图像进行缩放，进一步提高埋弧焊钢管气孔高度测量的精度。传统技术的x射线照射，以使气孔成像在黑度计上，黑度计受测量孔大小限制，不能精确地测量细微的黑度变化，判定结果受到个人主观影响；同时对黑度计的评判需要较深无损检测资质，拥有较高无损检测等级证书的工作人员，需要长时间的实践操作和学习培养，而本发明操作简单，能够直观通过数据大小判定气孔是否为深孔，节省大量的人工培养成本，降低检测测量埋弧焊钢管的成本。
26.可本发明以弥补人眼主观认为黑度大于母材的不一致性，准确地计算出埋弧焊钢管气孔高度，判定是否为深孔，确定其严重程度。以弥补射线检测平面缺陷尺寸的局限性，准确地判定埋弧焊钢管中的气孔是否为深孔，为射线检测人员判定不一致时提供可靠依据。本发明测量准确率高，为评定埋弧焊气孔是否为深孔提供依据。在生产使用中，能够减小气孔返修成本和钢管管端切除成本，辅助生产单位提高焊接质量，验证数字成像系统性能和采用的射线检测工艺参数是否满足标准要求，提高对其它缺陷深度判别，确保产品质量。适合推广使用。
附图说明
27.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明；
28.图1是本发明沟槽对比试块的正视图；
29.图2是本发明沟槽对比试块的俯视图；
30.图3是本发明x射线数字成像气孔灰度测量示意图；
31.图4是本发明平板探测器捕捉的钢管焊缝和沟槽对比试块的数字图像；
具体实施方式
32.实施例1：
33.如图1-4中，采用了x射线数字成像检测方法加上沟槽对比试块的技术方案。步骤为测量前准备：确定检测系统、确定钢管规格、确定透照参数，对测量软件进行调整：设置平板探测器帧叠加次数，帧速率，分别对平板进行偏移校正、增益校正，文件存储格式；x射线检测埋弧焊钢管前，按工艺卡设置透照参数，采用壁厚千分尺测量出钢管管端部位的实际壁厚和焊缝余高，将自制沟槽对比试块放置在被检焊缝一侧2-5mm母材上，最大沟槽深度为允许存在的气孔高度。
34.静态检测，获取钢管焊缝和沟槽对比试块图像：使用x射线机对钢管焊缝和沟槽对比试块进行检测，平板探测器捕捉获取数字图像，静态检测，获取钢管焊缝和沟槽对比试块图像时，沟槽对比试块位于钢管焊缝一侧，钢管焊缝检测部位调整至探测器中心区域，x射线穿过埋弧焊钢管在平板探测器上实时成像，使用软件静态图像捕捉功能获取数字图像。对采集到的图像进行标定几何尺寸：把图像像素转化为实际几何尺寸，采集沟槽对比试块图像，由软件测量试块图像尺寸得到的像素个数，计算出几何因子。
35.用x射线机对钢管焊缝进行实时检测，用测量软件实时记录钢管焊缝的数字成像。通过软件工具改变图像显示的灰度范围，达到人眼识别的最佳效果，分别测量埋弧焊钢管焊缝、母材灰度均匀区，沟槽对比试块各槽灰度值。
36.测量气孔最大灰度值，判断气孔是否为深孔；并计算气孔高度。采用x射线数字成像对埋弧焊钢管焊缝进行检测，通过软件工具测量气孔最大灰度值，将灰度值代入公式计算所得高度数值，当灰度值大于等于最大槽的灰度值时可确定为深孔。
37.根据胶片对比度公式，设气孔高度为h，与母材的厚度差为
△
t，母材处的平均灰度为g
母
，气孔处的最大灰度为g
气
，沟槽试块上任意两槽的灰度为g
t1
和g
t2
，深度为t1和t2，同时设透照区域内的u、γ、n相同。
38.通过g
气-g
母
＝-0.434uγ
△
t/(1+n)
ꢀꢀ
公式(1)
39.g
t1-g
t2
＝-0.434uγ(t
1-t2)/(1+n)
ꢀꢀ
公式(2)
40.将公式(1)除以公式(2)并整理得：
41.h＝(g
气-g
母
)
·
(t
1-t2)/(g
t1-g
t2
)
ꢀꢀ
公式(3)；
42.通过公式(3)可以计算气孔的高度，灰度与曝光量的对数成正比，软件可测出每个像素的灰度值，能够精确地测量灰度变化的细微差。
43.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。