超聲檢測工藝智能優化系統的開發

仇 飛* 陳浩禹 孫旭東 王亞東 嚴俊偉

（1.浙江省特種設備科學研究院 2.浙江省特種設備安全檢測技術研究重點實驗室）

0 引言

超聲檢測技術是承壓設備無損檢測中應用最廣、使用頻率最高的一種無損檢測技術，其利用超聲波對承壓設備進行檢測，可以有效地發現焊縫及母材中可能存在的埋藏缺陷。現階段，運用最多且較為技術成熟的是采用A 型脈沖反射式超聲檢測儀對承壓設備中可能存在的埋藏缺陷進行檢測。

超聲檢測人員對承壓設備開展超聲檢測工作時，需按照檢驗單位的質量管理體系來執行，從而確保超聲檢測工作安全可靠。超聲檢測人員應先根據相關法規、產品標準并結合檢測對象的具體檢測要求來編制操作指導書，然后根據操作指導書完成設備的超聲檢測工作。

1 承壓設備的超聲檢測操作指導書

隨著新技術、新工藝不斷升級，超聲檢測操作指導書應引用最新版的相關法規及標準，針對檢測工件、檢測技術要求、各項設備信息，對超聲檢測儀的探頭、試塊、檢測靈敏度等參數進行選配，完成操作指導書的編寫工作。超聲操作指導書用來指導超聲檢測人員對設備進行超聲檢測工作，保障承壓設備的質量安全，其編寫過程如圖1 所示。

圖1 超聲檢測操作指導書的編寫

目前，相關超聲參數的選取以及操作指導書的編寫工作，還需要超聲檢測人員根據相關標準進行人工計算、判斷，這是一個復雜、繁瑣的過程，任何一個參數誤選都會導致工藝不正確。當檢測人員執行不正確的工藝時，會導致埋藏缺陷漏檢，給超聲檢測工作帶來潛在的風險，嚴重時甚至需要承擔法律責任。因此，設計一款超聲檢測工藝智能優化管理系統，對工藝參數的選取進行信息化管理是很有必要的。

2 超聲檢測工藝智能優化系統

開發一款超聲檢測工藝智能優化系統，實現超聲檢測工藝參數、試塊探頭參數的智能選配，用軟件系統完成超聲檢測指導書的編寫工作，是超聲檢測工作者必須邁出去的一步，也是信息化時代的要求。通過計算機精準、快速地幫助超聲檢測人員完成超聲檢測各項參數的選取及操作指導書的編寫工作，減少人工計算、判斷環節，從而科學、快捷、高質量地指導超聲檢測人員完成承壓設備超聲檢測工作，實現既快又好的工作目標。

超聲檢測工藝智能優化系統是利用Python 語言編寫的一款界面簡單明了、算法合理、快速智能的參數匹配系統。該系統可以通過輸入模塊從超聲檢測人員處獲取承壓設備的類別、材料、外徑、厚度及焊縫類別等相關工件參數，然后經過條件語句、循環語句等程序進行邏輯運算，最終得到超聲檢測人員所需的重要參數，并在顯示模塊中呈現，可以生成Word 版超聲檢測操作指導書來指導超聲檢測人員進行現場檢測工作。

如圖2 所示，超聲檢測工藝智能優化系統的核心算法是根據TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》，NB/T 47013—2015《承壓設備無損檢測》，JB/T 9214—2010《A 型脈沖反射式超聲波探傷系統工作性能測試方法》，GB/T 27664—2011《無損檢測 超聲檢測設備的性能與檢驗》及其他特種設備相關法規和標準，對超聲檢測中關于探頭頻率、探頭K值、對比試塊、檢測靈敏度等重要參數的相關規定進行歸納總結。將標準中相關參數表格及公式中關于不同設備類別、設備材料、設備外徑、設備厚度及焊縫類別所對應的參數，進行提取和編制，逐一列舉可能出現的特殊工況，提煉計算得到不同工況下，對應的超聲檢測工藝參數及試塊探頭參數。

圖2 超聲檢測工藝智能優化系統的架構

3 智能優化系統的開發

超聲檢測操作指導書中包含很多重要參數信息，如圖3 所示。超聲檢測人員只有正確計算，獲取其中的重要參數，并嚴格按照指導書對相關承壓設備進行超聲檢測工作，才能保障設備的檢測質量及運行安全。

圖3 超聲檢測操作指導書相關參數表格

通過智能優化系統完成核心參數的運算，自動生成超聲檢測操作指導書，降低檢測人員的工作強度，規避可能發生的質量風險，提升服務企業的檢測效率，是信息化管理的重要步驟。圖4 為超聲檢測工藝智能優化系統的運算流程，從獲取模塊獲得相關設備的基礎信息，邏輯運算后通過顯示模塊輸出相關檢測參數，再將所有信息自動生成Word版操作指導書，從而幫助超聲檢測人員準確、快速地完成承壓設備的超聲檢測工作。

3.1 獲取模塊

利用Python 語言，開發多個簡潔、美觀的智能輸入框，方便超聲檢測人員按不同的分類填寫承壓設備的基礎信息，將具體承壓設備的相關信息提供給智能優化系統，為其運算提供數據支持。所有的智能輸入框組合在一起組成獲取模塊，供超聲檢驗人員與智能優化系統交流設備的基礎信息。

3.2 運算模塊

利用Python 語言編寫對應的條件語句、循環語句等核心代碼，對從獲取模塊所獲得的檢測對象信息，利用計算機二進制語言進行快速邏輯運算，從而準確地獲得在相關檢測要求下，與承壓設備匹配的各項超聲檢測工藝參數及試塊探頭參數。

3.3 顯示模塊

利用Python 語言，開發不同功能的智能顯示框，將計算機運算所得的超聲檢測參數，如探頭頻率、探頭K值、對比試塊、檢測靈敏度、打磨寬度等及獲取模塊所輸入的原始參數，整合顯示在各個不同功能的顯示框內，從而讓超聲檢測人員快速精準地獲得超聲檢測所需的重要信息。

3.4 Word版操作指導書

智能優化系統的插件工具可將顯示模塊的信息生成Word 版操作指導書。超聲檢測工藝智能優化系統編寫的超聲檢測操作指導書內容包括：檢測對象、檢測技術要求、檢測設備和器材、檢測工藝參數等。指導書可以精準快速地指導超聲檢測人員對具體承壓設備進行超聲檢測。

3.5 智能優化系統的相關代碼

超聲檢測智能優化系統是根據超聲檢測人員在輸入模塊提供的相關工件信息，進行邏輯判斷，然后對有效信息進行相關運算，獲取超聲檢測的工藝參數及探頭試塊參數的程序。

圖5 所示為邏輯判斷部分代碼，根據從獲取模塊輸入的參數，可將設備類別分成壓力容器、壓力管道；可將設備材料分成碳鋼、不銹鋼。針對不同的設備類別或材料屬性，應采用對應的公式進行運算。

圖5 邏輯判斷的部分代碼

邏輯運算部分代碼如圖6 所示，根據輸入模塊中獲取的相應信息，如碳鋼容器的直徑、厚度、技術等級等信息，然后進行邏輯運算得到此碳鋼容器超聲檢測時所要選配的探頭頻率、探頭K值、試塊型號、檢測靈敏度等參數。

圖6 邏輯運算部分代碼

3.6 智能優化系統界面

該超聲檢測工藝智能優化系統的最大特點就是簡單、實用，其是一款超聲檢測人員開發的軟件，用來解決超聲檢測指導書編寫繁瑣、復雜的問題。該系統可以通過信息化系統實現人機交互，通過檢測人員在優化系統中輸入承壓設備的相關基礎信息以及檢驗技術要求以及計算機運算，快速獲得相關重要參數，并生成相應的Word 版超聲檢測操作指導書。

超聲檢測智能優化系統的界面如圖7 所示，以現有的超聲檢測操作指導書為模板，提供相應的輸入框，便于檢測人員直接輸入具體設備的相關基礎信息，通過點擊“計算”按鈕可以得到相關超聲檢測工鈕，直接生成Word版超聲檢測操作指導書，快速、藝參數及探頭試塊參數，也可點擊“生成Word”按精準地指導超聲檢測人員完成對具體設備的超聲檢測準備工作。

圖7 超聲檢測工藝智能優化系統界面

4 結論

智能優化系統的開發人員根據特種設備相關法規和標準，逐一核對相關工藝參數并選取表格，對承壓設備超聲檢測參數選用進行歸納總結，將其寫進核心代碼，開發一套超聲檢測工藝智能優化系統，通過對承壓設備基礎信息的判斷和運算，快速準確地得到相關檢測工藝參數，完成超聲檢測操作指導書的編寫工作。超聲檢測工藝智能優化系統可以幫助廣大超聲檢測工作者快速準確地確定相關參數，高質量地完成超聲檢測工作，為承壓設備的安全運行保駕護航。