探析大型直缝焊管焊缝自动检测方法的研究
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【摘要】随着我国大型钢结构建筑的需求增大，大型直缝焊管的设计与开发也逐渐成为研究的热点。在大型直缝焊管的工艺施工中，焊缝的质量对工程质量有着重要的影响。传统的观察检测法满足不了大型直缝焊管焊缝的需求。本文对焊缝自动检测方法进行了研究分析，主要对现阶段使用的X光探伤图像检测以及超声检测法进行介绍，并且分别介绍两者的应用特点。
【关键词】大型直缝焊管焊缝；自动检测；图像检测；超声检测
1、前言
随着我国大型钢结构建筑的规模越来越大，其焊接结构呈现大型化、厚壁化的发展趋势，而焊接结构除了容易受到各种复杂自然环境（温度、湿度、水文等）的影响而发生劣化，也容易承受日益增加的交通流量和动荷载作用而发生破坏，因此结构的安全可靠显得尤为重要。如果不对这些问题进行研究和评估，结构将得不到及时的维修和加固，不仅会影响行车安全，缩短钢结构使用寿命，甚至会发生突然破坏或者倒塌等灾难。大型钢结构的直缝焊管是采取热轧卷曲成型，在直缝焊管的焊接过程中，需要对焊缝进行严格的检查。传统反而焊缝检查以目视检查为主，这样的检测方式受检测人员的主观因素影响较大，无法保证检测合格率。为了提高检测的合格率和检测的效率，采用自动检测的方式对大型直缝焊管焊缝进行检查[1]。现阶段检测焊缝的主要方法有X光探伤图像自动检测和超声波自动检测法。现在分别对两种方法进行讨论。
2、焊接要求以及常见缺陷类型
现代钢结构的主要是采用直缝焊管组合焊接而成，在焊接后对于焊缝的检测具有多种方法。而且包括对于悬索桥钢箱梁桥位以及输电线路钢管组合塔，相关的焊接施工质量、精度要求高，难度大，对焊接质量的影响，保证钢结构焊管焊接精度及焊缝外观和内在质量。常见并严重影响装卸桥机械性能的焊缝缺陷有裂纹、成形不良、气孔、夹杂物和熔合不良这五类。缺陷的形成机理及对焊缝强度的影响各不相同.在检测所产生的缺陷特征也有明显区别。
3、X探伤图像检测焊缝工艺
焊缝的X探伤图像检测技术属于图像检测技术的一种，在检测中通过X射线对焊缝进行无损检测[2]。借助于硬件与软件的不断发展，X射线检测能够自动对焊缝进行识别，而且检测的精细化、动态化，能够清晰的了解到焊缝的结构，对焊缝的缺陷进行检测。
3.1 X光探伤图像检测系统组成
在X光探伤图像检测系统中，主要有两个部分构成：（1）转换部分，包括焊缝、反射镜、CCD摄像机以及X光源，和（2）处理部分，包括监视器、计算机系统构成。其中X光探伤图像检测的工作流程是转换部分中X光从光源射出，透过直缝焊管焊缝之后转化为可见光，并且反射到CCD的摄像机中并且同时送入处理部分进行光信号的识别。在处理部分中，光信号转化为电信号，电信号经过捕捉并编码后在监视器上显示出焊缝的图形。
在监视器上面可以直观的看到焊缝的结构和形态，如图1所示的监视器的系统中，可以对焊缝进行自动识别。如果焊缝中存在着气孔等缺陷的时候，显示器的焊缝图片中会形成亮线或是亮点。在对焊缝进行检测之后，能够对很疯的检测结果进行存储，从而方便查用以及后续的研究应用。
3.2 X光探伤图像检测原理
在X光探伤图像检测中，图像的处理模式是影响检测结果的因素之一。虽然随着计算机技术的发展，图像检测技术已经发生了重大的变化，但是还是需要采取适合的检测方法，才能够得到精细的动态检测结果。在图像检测中，怎样对背景进行剔除是影响检测的重要方面。检测中可以采用图像分割法以及边缘检测法进行处理，但是这两种方法对于焊缝与背景对比强烈的时候才会有较高的精度，极易受到噪声的影响。在进行X光探伤图像检测中，可以采取基于模板匹配的相似检测算法。该方法将模板进行相似度处理，可以达到较高的精度，但是满足不了实时监测的需求。采用X光探伤图像检测技术，并且基于模糊逻辑运算，可以对焊缝、背景与缺陷进行有效的对比分析，同时模糊逻辑运算能够满足动态监测的需求。在对焊缝进行检查提取的过程中，选择模糊逻辑算法，能够有效的对焊缝进行动态检测，同时能够满足焊缝的检测精度。基于模糊逻辑算法的X光探伤图像技术，既能够满足动态检测的需求，也能够满足焊缝检测的精度，具有良好的应用前景。
3.3 X光探伤图像检测优势分析
采用基于模糊逻辑算法的X光探伤图像检测法，相比于其他的图像检测方法，采用动态叠加消除了背景的噪声，能够较为精密的对焊缝进行检测。而且在检测的过程中，采取动态检测，具有叫哈的适应性，能够有效的提升检测的速度。采取X光作为光源系统，能够保证焊缝与背景之间的对比，而且这种光源具有适应性，能够满足快速检测的需求。
4、焊缝超声检测
长江大桥为不对称外倾斜的钢拱肋三维空间结构的拼装，横向对接焊缝和纵向对接焊缝较多，加之钢拱肋是空间扭曲变化，而且蝴蝶形拱肋跨度大，焊缝受力复杂，对无损检测提出更高的要求。采用超声检测技术，能够避免由于色彩等原因造成的检测误差。传统的超声检测技术精度不高，但是采用合适的超声功率的选择，能够有效的提升超声检测的准确度[3]。该技术广泛的应用与桥梁施工的无损检测，比如中山长江大桥等工程就是采用焊缝超声检测。
4.1 超声检测技术分析
4.1.1 超声检测的原理
超声检测是采用超声波作为检测源的技术。超声在遇到阻碍时会产生反射，在有小孔存在时会产生折射的现象。超声检测器中起着作用的主要是超声探头，超声探头能够发出超声，然后由检测器的搜集装置，能够对超声的检测进行合理的分析。
采用6dB频率的超声，能够有效的形成全反射区。采用超声检测器进行检测的过程中，在6dB频率下的超声传递时，能够对检测对象形成连续的覆盖区。在该覆盖区内，超声折射的宽度随着传播距离的增大而增大，而且在相对特定的检测区域内，超声检测会出现全检测的范围，从而能够满足检测的需求。在超声进行传播的过程中，某一个作用点内超声检测会出现连续的覆盖区。在该点的超声检测能够有效的对焊缝区域进行检测。因为在超声检测的过程中，如果焊缝并不处在超声的覆盖范围内，就会导致漏检。传统的超声检测需要多组超声探头共同作用，才能够得到焊缝的值，但是在6dB的超声检测中，因为能够形成连续的全覆盖区，所以能够将足够多的焊缝包括在检测范围内，最大限度的减少漏检。在超声检测中，超声功率的选择能够满足自动化的要求。
4.3 超声检测的优势分析
采用6dB的超声检测技术，能够满足自动化的焊缝跟踪检测，提升检测的效率，防止漏检。但是该检测方法的精度并不高，所以在检测中无法得知焊缝的真实情况。在实际的应用中，可以采用超声检测法与其他检测方法进行联用，从而保障检测的效率以及检测的效率并且提升焊缝检测的精度。
5、结语
大型直缝焊管焊缝自动检测，焊缝检测发展的主要趋势。焊缝自动检测能够适应于大型直缝焊管的工艺要求，并且满足发展需要。在进行自动检测的过程中，自动检测的精度、检测的效率都是相对关键的问题。采用超声检测法可以提升检测效率，X光损伤图像检测法能够进行动态化的管理，而且能够得到焊缝的直观形貌特征。在对焊缝进行检测的过程中，可以采用联合方式进行检测，从而获得可靠性好、精度较高的焊缝检测结果。
参考文献
[1]非接触式光学测量设备具有哪些特点[J] 模具工程，2009，4：40～42.
[2]郑晖，林树青.超声检测[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2008：60一61.
[3王利明.研究跟踪直缝焊管焊缝图像算[J]。国际信息科学与工程研讨会，2008，239～
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