超声检测工艺智能优化系统的开发

仇 飞* 陈浩禹 孙旭东 王亚东 严俊伟

（1.浙江省特种设备科学研究院 2.浙江省特种设备安全检测技术研究重点实验室）

0 引言

超声检测技术是承压设备无损检测中应用最广、使用频率最高的一种无损检测技术，其利用超声波对承压设备进行检测，可以有效地发现焊缝及母材中可能存在的埋藏缺陷。现阶段，运用最多且较为技术成熟的是采用A 型脉冲反射式超声检测仪对承压设备中可能存在的埋藏缺陷进行检测。

超声检测人员对承压设备开展超声检测工作时，需按照检验单位的质量管理体系来执行，从而确保超声检测工作安全可靠。超声检测人员应先根据相关法规、产品标准并结合检测对象的具体检测要求来编制操作指导书，然后根据操作指导书完成设备的超声检测工作。

1 承压设备的超声检测操作指导书

随着新技术、新工艺不断升级，超声检测操作指导书应引用最新版的相关法规及标准，针对检测工件、检测技术要求、各项设备信息，对超声检测仪的探头、试块、检测灵敏度等参数进行选配，完成操作指导书的编写工作。超声操作指导书用来指导超声检测人员对设备进行超声检测工作，保障承压设备的质量安全，其编写过程如图1 所示。

图1 超声检测操作指导书的编写

目前，相关超声参数的选取以及操作指导书的编写工作，还需要超声检测人员根据相关标准进行人工计算、判断，这是一个复杂、繁琐的过程，任何一个参数误选都会导致工艺不正确。当检测人员执行不正确的工艺时，会导致埋藏缺陷漏检，给超声检测工作带来潜在的风险，严重时甚至需要承担法律责任。因此，设计一款超声检测工艺智能优化管理系统，对工艺参数的选取进行信息化管理是很有必要的。

2 超声检测工艺智能优化系统

开发一款超声检测工艺智能优化系统，实现超声检测工艺参数、试块探头参数的智能选配，用软件系统完成超声检测指导书的编写工作，是超声检测工作者必须迈出去的一步，也是信息化时代的要求。通过计算机精准、快速地帮助超声检测人员完成超声检测各项参数的选取及操作指导书的编写工作，减少人工计算、判断环节，从而科学、快捷、高质量地指导超声检测人员完成承压设备超声检测工作，实现既快又好的工作目标。

超声检测工艺智能优化系统是利用Python 语言编写的一款界面简单明了、算法合理、快速智能的参数匹配系统。该系统可以通过输入模块从超声检测人员处获取承压设备的类别、材料、外径、厚度及焊缝类别等相关工件参数，然后经过条件语句、循环语句等程序进行逻辑运算，最终得到超声检测人员所需的重要参数，并在显示模块中呈现，可以生成Word 版超声检测操作指导书来指导超声检测人员进行现场检测工作。

如图2 所示，超声检测工艺智能优化系统的核心算法是根据TSG 21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》，NB/T 47013—2015《承压设备无损检测》，JB/T 9214—2010《A 型脉冲反射式超声波探伤系统工作性能测试方法》，GB/T 27664—2011《无损检测 超声检测设备的性能与检验》及其他特种设备相关法规和标准，对超声检测中关于探头频率、探头K值、对比试块、检测灵敏度等重要参数的相关规定进行归纳总结。将标准中相关参数表格及公式中关于不同设备类别、设备材料、设备外径、设备厚度及焊缝类别所对应的参数，进行提取和编制，逐一列举可能出现的特殊工况，提炼计算得到不同工况下，对应的超声检测工艺参数及试块探头参数。

图2 超声检测工艺智能优化系统的架构

3 智能优化系统的开发

超声检测操作指导书中包含很多重要参数信息，如图3 所示。超声检测人员只有正确计算，获取其中的重要参数，并严格按照指导书对相关承压设备进行超声检测工作，才能保障设备的检测质量及运行安全。

图3 超声检测操作指导书相关参数表格

通过智能优化系统完成核心参数的运算，自动生成超声检测操作指导书，降低检测人员的工作强度，规避可能发生的质量风险，提升服务企业的检测效率，是信息化管理的重要步骤。图4 为超声检测工艺智能优化系统的运算流程，从获取模块获得相关设备的基础信息，逻辑运算后通过显示模块输出相关检测参数，再将所有信息自动生成Word版操作指导书，从而帮助超声检测人员准确、快速地完成承压设备的超声检测工作。

3.1 获取模块

利用Python 语言，开发多个简洁、美观的智能输入框，方便超声检测人员按不同的分类填写承压设备的基础信息，将具体承压设备的相关信息提供给智能优化系统，为其运算提供数据支持。所有的智能输入框组合在一起组成获取模块，供超声检验人员与智能优化系统交流设备的基础信息。

3.2 运算模块

利用Python 语言编写对应的条件语句、循环语句等核心代码，对从获取模块所获得的检测对象信息，利用计算机二进制语言进行快速逻辑运算，从而准确地获得在相关检测要求下，与承压设备匹配的各项超声检测工艺参数及试块探头参数。

3.3 显示模块

利用Python 语言，开发不同功能的智能显示框，将计算机运算所得的超声检测参数，如探头频率、探头K值、对比试块、检测灵敏度、打磨宽度等及获取模块所输入的原始参数，整合显示在各个不同功能的显示框内，从而让超声检测人员快速精准地获得超声检测所需的重要信息。

3.4 Word版操作指导书

智能优化系统的插件工具可将显示模块的信息生成Word 版操作指导书。超声检测工艺智能优化系统编写的超声检测操作指导书内容包括：检测对象、检测技术要求、检测设备和器材、检测工艺参数等。指导书可以精准快速地指导超声检测人员对具体承压设备进行超声检测。

3.5 智能优化系统的相关代码

超声检测智能优化系统是根据超声检测人员在输入模块提供的相关工件信息，进行逻辑判断，然后对有效信息进行相关运算，获取超声检测的工艺参数及探头试块参数的程序。

图5 所示为逻辑判断部分代码，根据从获取模块输入的参数，可将设备类别分成压力容器、压力管道；可将设备材料分成碳钢、不锈钢。针对不同的设备类别或材料属性，应采用对应的公式进行运算。

图5 逻辑判断的部分代码

逻辑运算部分代码如图6 所示，根据输入模块中获取的相应信息，如碳钢容器的直径、厚度、技术等级等信息，然后进行逻辑运算得到此碳钢容器超声检测时所要选配的探头频率、探头K值、试块型号、检测灵敏度等参数。

图6 逻辑运算部分代码

3.6 智能优化系统界面

该超声检测工艺智能优化系统的最大特点就是简单、实用，其是一款超声检测人员开发的软件，用来解决超声检测指导书编写繁琐、复杂的问题。该系统可以通过信息化系统实现人机交互，通过检测人员在优化系统中输入承压设备的相关基础信息以及检验技术要求以及计算机运算，快速获得相关重要参数，并生成相应的Word 版超声检测操作指导书。

超声检测智能优化系统的界面如图7 所示，以现有的超声检测操作指导书为模板，提供相应的输入框，便于检测人员直接输入具体设备的相关基础信息，通过点击“计算”按钮可以得到相关超声检测工钮，直接生成Word版超声检测操作指导书，快速、艺参数及探头试块参数，也可点击“生成Word”按精准地指导超声检测人员完成对具体设备的超声检测准备工作。

图7 超声检测工艺智能优化系统界面

4 结论

智能优化系统的开发人员根据特种设备相关法规和标准，逐一核对相关工艺参数并选取表格，对承压设备超声检测参数选用进行归纳总结，将其写进核心代码，开发一套超声检测工艺智能优化系统，通过对承压设备基础信息的判断和运算，快速准确地得到相关检测工艺参数，完成超声检测操作指导书的编写工作。超声检测工艺智能优化系统可以帮助广大超声检测工作者快速准确地确定相关参数，高质量地完成超声检测工作，为承压设备的安全运行保驾护航。