[发明专利]一种高频焊管焊接接头金属流线角自动测量方法

说明书

本发明公开了一种高频焊管焊接接头金属流线角自动测量方法，本发明首先将焊接接头横截面试样打磨成镜面，进行浸蚀，之后采集金属流线组织照片，采用Sobel边缘检测目标图像进行分割及二值化，通过用数组遍历上边缘的像素，确定所有流线与横向线的夹角，即完成测量。本发明采集的金属流线组织照片中高频焊管焊接接头的金属流线显示非常清晰，并能够通过计算机进行Sobel边缘检测和二值图像处理，而实现自动测量，试验人员可以准确便捷地测量高频焊管焊接接头金属流线角，降低试验人员的劳动强度，减少人为因素的影响。

技术领域

本发明属于金属材料焊接领域，具体涉及一种高频焊管焊接接头金属流线角自动测量方法。

背景技术

高频焊接(High Frequency Welding)钢管由于尺寸精度高和生产效率高、价格低等优点，在油气开采及油气集输领域得到了越来越多的使用。在工业发达国家，直径610mm以下的管道工程中高频焊管所占比例已达到70％左右。但在国内，高频焊管应用相对缓慢。与国外产品相比，国内产品存在的主要不足就是焊接工艺质量不理想。高频焊管在焊接时，由于邻近效应和集肤效应使板卷边缘处于熔化和半熔化状态，在挤压辊的压力下，焊缝金属向内外方向流动，使焊缝两侧母材流线上升形成金属流线。金属流线是焊接挤压力大小与方向、线能量与焊接速度的综合体现，金属流线角过大、偏小以及不对称等特征能反映焊缝不同类型的缺陷。因此金属流线角是评价焊接接头性能重要的宏观特征参数。

为了改进焊接工艺，保证高频焊钢管焊接质量，中国石油Q/SY 1572.4-2015等标准都对高频钢管焊接接头流线角进行了明确规定，如图1所示。目前实验室常用方法是将焊接接头截面试样浸蚀一段时间后，试验人员在焊缝横截面上或焊缝宏观照片上手动测量得到焊缝流线角度。

但是现有技术至少存在以下问题：1)高频焊管焊接接头热影响区(腰鼓区)宽度通常仅有1～3mm，且焊缝金属流线显示不清晰。如按照图1所示方法测量，个人因素影响大，不同的人测量结果经常不一致。2)每件试样需要测量4个区域的焊缝流线角度，当进行批量检验时，测量工作费时费力。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种高频焊管焊接接头金属流线角自动测量方法，利用计算机图形识别技术，能够准确便捷地测量高频焊管焊接接头金属流线角，降低试验人员的劳动强度，减少人为因素的影响。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，将焊接接头横截面试样打磨成镜面，并加入浸蚀液进行浸蚀，浸蚀完毕后清洗掉试样表面的黑色腐蚀产物，能够观察到试样检验面有焊缝亮线和热影响区，吹干；

步骤二，采集吹干后的试样的金属流线组织照片，将获取的灰度图作为目标图像；

步骤三，采用Sobel边缘检测目标图像，将焊缝和流线从图像中提取出来，并将整个目标图像转化为二值图像；

步骤四，在二值图像中，通过用数组遍历上边缘的像素，寻找到第一个像素点值与周边两个像素点值相同的为A点，在距上边缘至之间取平行直线最多的线条角度，t为试件壁厚，从A点取以相同角度取直线，与距上边缘的横向线交叉点为B点，AB线与横向线的夹角为α1；

步骤五，重复步骤四，直至推出所有流线与横向线的夹角，完成测量。

步骤一中，焊接接头横截面试样打磨过程中，首先进行磨光处理，再进行抛光处理。

试样磨光处理是通过使用牌号依次增加的金相水砂纸对试样检验面进行打磨处理，更换大牌号砂纸后的打磨方向与上道打磨方向成90°，直至将上道磨痕磨掉为止，磨光过程持续通入水作为冷却液；

试样抛光处理包括粗抛处理和精抛处理；

粗抛处理采用2.5μm的金刚石喷雾抛光剂，抛光时间为3～5min；