Amalog-sonoscopeⅡ漏磁探伤设备“双闸门”捕色软件的开发

2019-06-29袁兴龙李跟社李常斌张银亮伏宁刚

钢管 2019年2期

袁兴龙，陈瑞，李跟社，李常斌，张银亮，王俊，伏宁刚

（宝鸡石油钢管有限责任公司，陕西宝鸡 721008）

2010年宝鸡石油钢管有限责任公司石油专用管分公司（简称宝鸡钢管专用管分公司）引进2套Amalog-sonoscopeⅡ漏磁探伤设备，该设备具有检测钢管内外表面纵、横向缺陷的能力，设备标定时，调整标准人工伤波高达到报警闸门（阈值）50%，全管体漏磁设备在钢管检测过程中，可对检测波高达到50%报警闸门以上的钢管产生报警信号，并自动判废。目前该设备能很好满足宝鸡钢管油套管产品无损检测要求，可检测出钢管表面及近表层等尖锐类型缺陷，如裂纹、划伤、通孔、重皮等；但对于材料内部缺陷，漏磁场受到外围铁磁性材料的屏蔽，灵敏度较差，信号经处理后波形表现为单峰密集，无法达到设备50%报警闸门（阈值）并产生报警信号，存在缺欠管漏检的质量风险。由于缺陷埋藏深度对探伤效果的影响，造成了产品漏检风险。为解决此问题，宝鸡钢管专用管分公司提出对设备增加一条预警闸门的方案，探伤时对于波形达到预警闸门而未达到报警闸门的管坯，人为干预下线，进行人工超声波探伤复查，实现设备“双闸门”探伤，避免钢管存在一定埋藏深度缺陷的漏检。

1 漏磁检测原理

漏磁场检测是指铁磁材料被磁化后，其表面和近表面缺陷在材料表面形成漏磁场［1-3］，通过检测漏磁场以发现缺陷的无损检测技术［4-10］。漏磁检测原理如图1所示。

图1 漏磁检测原理示意

当磁饱和器磁化被测的铁磁材料时，若材料的材质是连续、均匀的，则材料中的磁感应线将被约束在材料中，磁通平行于材料表面，几乎没有磁感应线从表面穿出，被检表面没有磁场。但当材料中存在着切割磁力线的缺陷时，材料表面的缺陷或组织状态变化会使磁导率发生变化，由于缺陷处的磁导率很小，磁阻很大，使得磁路中的磁通发生畸变，磁感应线会改变途径，除了一部分的磁通会直接通过缺陷或是在材料内部绕过缺陷外，还有部分磁通会离开材料的表面，通过空气绕过缺陷再重新进入材料，在材料表面缺陷处形成漏磁场。因此可以通过磁敏感传感器检测到漏磁场的分布及大小，从而达到无损检测的目的。

漏磁检测系统的磁化方法在漏磁检测中起着重要的作用，其影响被检测对象的磁场信号。从磁化的范围来看，可分为局部磁化和整体磁化；从磁化所用的励磁磁源来看，可分为交变磁场磁化方法、直流磁场磁化方法和永久磁铁磁化法。交变磁场磁化方法以交流电流激励电磁铁进行磁化，电流频率的增高，磁化的深度减小，磁化后铁磁性材料不会产生剩磁，不需要退磁；直流磁场磁化方法以直流电流激励电磁铁产生磁场进行磁化，磁化的强度可以通过控制电流来实现；永久磁铁磁化法以永久磁铁作为励磁磁源，其效果相当于固定直流磁化。永久磁铁可以采用稀土永磁、铝镍钴永磁等，一般采用稀土永磁。采用直流磁场磁化方法和永久磁铁磁化法都会产生剩磁，退磁与否根据具体要求而定，对检测速度参数没有特定的要求。磁化强度的选择一般以确保检测灵敏度和减轻磁化器使缺陷或结构特征产生的磁场能够被检测到为目标。

2 漏磁检测的局限性

（1）由于检测传感器不可能像磁粉一样紧贴被检测工件的表面，与被检测表面有一定提离值，从而降低了探伤灵敏度。图2所示为近表面裂纹检测信号的峰值Vpp和磁化磁场强度Ha的关系曲线。由于外层金属的屏蔽作用，在同样磁化磁场强度Ha的作用下，近表面裂纹较表面裂纹产生的漏磁场弱。但是即使在裂纹埋藏深度hd为0.75 mm的情况下，仍然会产生可评价的表面漏磁场信号，而且裂纹埋藏深度愈深，表面漏磁场的分布范围愈宽［2］，产生的信号可评估性越差。

图2 V pp和H a的关系曲线

（2）缺陷的量化粗略。缺陷的形态是复杂的，而漏磁通检测得到的信号相对简单，在实际检测中，缺陷的形状特征和检测信号的特性不存在一一对应关系，因而漏磁检测只能初步量化缺陷［11］。

3 解决方法

为了避免漏磁检测时部分未达到设备报警闸门（报警闸门高度设定为50%）的埋藏缺欠出现漏检，Amalog-sonoscopeⅡ漏磁探伤设备校准及实际探伤时，点击“ACP（纵向检测）”校准窗口和“SCP（横向检测）”校准窗口下方“Threshold（阈值）”按钮，打开“Threshold（阈值）”设定窗口（图 3），设置内伤（Low Band）、外伤（High Band）可疑品（Minor）报警阈值和报废品（Major）报警阈值，即25%预警报警闸门和50%自动判废闸门。该设备虽然可以设置双闸门进行作业，但在钢管检测时仅对波高达到判废闸门的管坯进行报警并自动判废，而对于波高达到预警闸门25%而未达到报警阈值的管坯并未采取有效措施，需人为跟踪判定，存在缺欠管漏检风险。鉴于此，宝鸡钢管专用管分公司基于Visual Basic 6.0程序设计语言开发出“双闸门”捕色软件。

图3 “Threshold（阈值）”设定窗口

Visual Basic 6.0是基于Windows操作系统可视化编程环境。Visual Basic是极具特色和功能强大的软件，主要表现在：所见所得的界面设计，基于对象的设计方法，极短的软件开发周期，较易维护的生成代码。

3.1 软件核心思路

对屏幕指定像素行进行逐点扫描，像素点RGB（红、绿、蓝）值发生变化时，产生布尔量为1的计算机信号。软件设计流程如图4所示。

漏磁计算机显示器分辨率为1 920×1 200，分别记录横向外伤、横向内伤、纵向外伤、纵向内伤25%高度时的像素纵坐标，记为H1，H2，H3，H4，即代码设计的基础数据。

记录波形颜色RGB值及背景RGB值，作为代码设计时的比较依据。

“双闸门”捕色软件设计核心函数如图5所示。一个扫描周期（10 ms）内，逻辑顺序如下：①调用GetDC函数捕获屏幕；②调用GetCursorPos函数获取屏幕绝对纵坐标；③调用GetPixel函数获取该行内1 920个像素的RGB值，侦测到RGB值异常而产生中断；④释放屏幕。“双闸门”捕色软件设计原理如图6所示。

图5 “双闸门”捕色软件设计核心函数

图6 “双闸门”捕色软件设计原理示意

GetDC函数声明：Private Declare Function GetDCLib"user32"（ByVal hwnd As Long）As Long

ReleaseDC函数声明：Private Declare Function ReleaseDCLib"user32"（ByVal hwnd As Long，ByVal hdc As Long）As Long

GetPixel函数声明：Private Declare Function GetPixel Lib"gdi32"（ByVal hdc As Long，ByVal x As Long，ByVal y As Long）As Long

Sleep函数声明：Private Declare Sub Sleep Lib"kernel32"（ByVal dwMilliseconds As Long）

GetCursorPos函数声明：Declare Function Get-CursorPos Lib"user32"Alias"GetCursorPos"（lpPoint As POINTAPI）As Long

3.2 硬件核心思路

“双闸门”捕色软件硬件设计流程如图7所示，将计算机信号转化为24 V电信号。程序代码中定义数组型变量 data（），维数为 2。Data（1）=&H1，该指令使继电器1吸合；Data（1）=&H0，该指令使继电器1释放。SR-104A串口单片机及原理如图8所示，可通过单字节指令控制2路继电器吸合与释放，操作简单，响应速度快。

图7 “双闸门”捕色软件硬件设计流程

图8 SR-104A串口单片机及原理示意

4 应用效果及前景

通过Visual Basic程序代码开发“双闸门”捕色软件，设计出25%或30%高度的预警闸门（图9），当漏磁检测钢管的过程中发现波高小于50%（未达到判废闸门），但达到25%预警闸门，设备通过单片机信号转换，触发蜂鸣器报警，提示检验人员对此异常波形管坯进行重点关注，并由检验人员根据异常波形类型及经验对该根钢管做出判定，有效地降低了一定深度埋藏缺欠的漏检。