船体结构焊缝超声波探伤智能化方法探索

船体结构焊缝超声波探伤智能化方法探索

杨童

美国船级社（中国）有限公司200021

摘要：随着网络时代的到来，利用计算机技术来控制阵列式超声波探头，进而简化在其探伤过程中的运动方式，这有利于探伤智能自动化的实现。在此之上，本文主要从探伤系统运行原理的分析及设计两方面来诠释船体结构焊缝超声波智能探伤系统的总体设计，以此实现船体结构焊缝超声波智能探伤系统智能化。

关键词：船体结构；焊接；超声波；探伤

引言

船体质量要想得到保障就必须对船体焊缝进行探伤。而利用超声波探伤对船体结构焊缝加以检测是常用的无损探伤方式。但这种方式也存在弊端，很难留下原始的探伤记录，并且在发生船体结构出现损伤事故时无法分析事故原因。因此，在实际应用中，常将其与射线探伤相结合，提升探伤效果，让超声波探伤技术取得更大的发展空间。

一、船体结构焊缝超声波智能探伤系统的总体设计

（一）探伤系统的运行原理分析

在船体结构焊缝超声波探伤系统中，主要设置了三个位于探伤不同位置的超声波发射探头。其探伤的主要原理如下：当探头发出探伤超声波后，会与金属上表面、下表面、二次反射表面相遇，并在检测仪器上呈现出表面反射脉冲、底面反射脉冲以及二次反射脉冲。在这一过程中，若是在二次反射脉冲以及底面反射脉冲之间发现新的反射脉冲，则意味着本船体结构的焊缝中存在缺陷；若是两者之间未发现新的反射脉冲，则能够判定该船体结构焊缝中不存在的缺陷。在进行焊接缺陷位置的判断过程中，可以通过分析二次反射脉冲与新出现的反射脉冲之间的相对位置完成确定；在进行焊接缺陷尺寸、形状等的判断时，可以通过分析探头在垂直于焊缝方向上的连续运动过程中，是否存在着缺陷脉冲完成。而这也是船体结构焊缝超声波探伤的技术难点。

为了确保船体结构的焊缝剖面得到全面性的检测，需要相关人员控制超声波探头始终沿着垂直于焊缝的方向移动；为了保证船体结构中的整条焊缝均得到缺陷检测，必须要控制超声波探头始终沿着焊缝的方向移动。由此能够了解到，在船体结构焊缝超声波探伤的过程中，需要相关人员控制探头在平行和垂直于焊缝的方向上作锯齿状的移动。在这一过程中，还需要相关人员实时关注检测仪器上是否呈现出缺陷脉冲，由此完成船体结构焊缝损伤的检测与判断。

（二）智能探伤系统的设计

为了在保障超声波探伤质量的基础上，降低相关人员的工作量与操作难度，设计船体结构焊缝超声波智能探伤系统极为重要。在本次设计中，主要简化了上述超声波探伤的过程，具体来说，就是简化超声波探头在船体结构焊缝探伤中的运动状态，促使探伤智能化、自动化成为现实[1]。基于这样的要求，笔者主要使用了超声波探头列阵的方式完成探头探伤运动过程的简化。此时，将多个超声波探头沿着垂直于船体结构焊缝的方向上排列，并利用计算机完成各个探头工作状态的统一控制。此时，在某一时刻，只有一个超声波探头处于工作状态，而列阵只需要完成匀速直线运行即可。

在计算机的支持下，能够对实际产生的反射脉冲、底面反射脉冲、二次反射脉冲进行捕捉。一旦捕捉到焊接缺陷脉冲时，能够结合其与底面反射脉冲、二次反射脉冲的相对位置、声程等，完成该焊接缺陷位置的确定。在该船体结构焊缝超声波智能探伤系统的实际运行中，超声波探头只需要展开匀速直线运动即可。因此，在完成不同剖面上缺陷的捕捉后，计算机系统可以将各个剖面上的缺陷影像进行集成处理，实现缺陷数量、性质、形状、位置、尺寸等不同参数的确定，并形成超声波探伤的原始数据记录。基于这些信息，船体结构焊缝超声波智能探伤系统能够自动完成探头与焊缝相对运动、缺陷捕捉以及过程存储，同时实现智能化的焊接缺陷判别。

诚然，使用探头矩阵的方式能够更加准确、智能的完成船体结构焊接探伤，但是其会忽略一些微小的焊接缺陷。具体来说，就是探伤精度较低。为了消除这一缺陷，笔者减少了超声波探头的尺寸，使得一定范围内能够布置更多的探头，实现分辨率的提升。同时，也可以使用多排阵列式超声波探头，实现分辨率的成倍提升。

二、船体结构焊缝超声波智能探伤系统的实现

船体结构焊缝超声波智能探伤系统主要利用计算机进行信息传输。计算机会形成允许反射，然后进入超声波探头驱动电路中，接下来，通过反射信号的形式经由超声波探头阵列形成回波信号再次进入超声波探头驱动电路中，最后借助回波信号的方式再次回到计算机中，此时能够显示出船体结构焊缝是否存在不良缺陷[2]。而经过计算机的处理也会直接形成超声波探头选通信号进入超声波探头阵列中。它主要采用超声波探头分时工作的方法，通过每个探头的运行工作来判断船体结构剖面焊缝上的缺陷状况，若存在缺陷则可利用缺陷起始深度与终止深度进行确认。同时，工作人员可以适当移动超声波探头阵列在船体结构焊缝长度方向上的长度、终止位置或者起始位置来确定船体结构焊缝缺陷的具体性质，这可以弥补传统技术上的漏洞。

另外，对于复排阵列式超声波探头而言，它需要探头长时间在船体结构焊缝的方向上保持直线匀速运动状态，这样才能更有效的将焊缝方向上不同位置所存在的信号集中到焊缝剖面之上，从而增强工作人员在检测结果时的分辨率，为其提供更加便捷的服务，帮助他们更好地完成探伤工作，提升船体结构的质量。只有利用智能化探伤系统与先进可靠的探伤产品，才能促使船体结构稳定，为日后的出行提供重要保障，这样也能提高相关人员的工作效率，降低探伤成本。

总结：综上所述，在利用超声波探伤技术对船体结构焊缝进行探伤检测时，应用计算机在焊缝方向进行探头信号的集成，的确有利于提高其分辨率，让探伤结果更加精准。另外，为了改善以往探伤人员在长期工作的状态下极易出现误判漏判等现象，所以通过设计船体结构焊缝超声波智能探伤系统，能够有效降低探伤成本。

参考文献

[1]乌彦全,周军,张春波等.超声探伤技术在摩擦焊接领域的应用[J].焊接,2018(02):14-18+62.

[2]刘凯,崔建平.焊接质量的超声波探伤无损检测探析[J].中外企业家,2018(05):111.