[發明專利]基于紅外熱像儀的窄間隙側壁熔合狀態監測方法及系統

在審

• 申請號: 202310412261.3
• 申請日: 2023-04-18
• 公開（公告）號: CN116519147A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 劉金平;馮英超;陳鵬;楊曉冬;武少杰;閆燦燦;潘國偉;孔維臣;張曉冬;羅瑞強
• 申請（專利權）人: 中國核工業二三建設有限公司;核工業工程研究設計有限公司
• 主分類號: G01J5/48
• 分類號: G01J5/48
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 申龍華

本發明提供了一種基于紅外熱像儀的窄間隙側壁熔合狀態監測方法及系統，所述方法首先獲取窄間隙側壁臨界熔合狀態下的標準時間?溫度曲線；通過紅外熱像儀獲取當前時刻待監測窄間隙側壁目標區域的溫度；根據所述標準時間?溫度曲線和所述溫度確定所述待監測窄間隙側壁熔合狀態；由于窄間隙焊接中焊接溫度場變化對焊接質量的影響密切，而紅外熱像儀通過對待測物體的紅外輻射探測，可實時顯示實際探測溫度，因此本發明通過紅外熱像儀對待監測窄間隙側壁目標區域的溫度進行監測，使得可以對窄間隙焊接過程中的側壁熔合狀態進行實時監測。

技術領域

本發明涉及焊接質量監測技術領域，特別是涉及一種基于紅外熱像儀的窄間隙側壁熔合狀態監測方法及系統。

背景技術

隨著中國工業水平的快速發展，高服役性能裝備大型構件在核電、船舶、航空航天和重型器械等領域得到廣泛應用，且往往具有壁厚大、結構復雜、服役環境嚴苛和難以一次成形的特點，焊接技術作為此類構件制造過程中的關鍵環節，使得焊接質量對這類構建的服役性能和使用壽命具有顯著影響。同時，厚板的應用使工程焊接量大幅提升，其所帶來的成本與效益之間的矛盾愈發凸顯，在此背景下，提出了窄間隙焊接技術并得到了快速發展與應用，其中，坡口側壁未熔合作為窄間隙焊接技術中的首要難點和關鍵問題直接影響到結構的焊接質量，也是工程焊接過程中不可忽視的問題。

雖然針對窄間隙坡口側壁未熔合問題，先后開發出麻花焊絲、波浪焊絲、焊絲平行旋轉、焊絲端部偏斜旋轉(即彎曲導電嘴旋轉)、磁場驅動電弧偏轉、緊貼兩側壁輸送絕緣型焊劑帶和固定側壁方法以控制窄間隙坡口側壁熔合。但在實際窄間隙焊接過程中，由于坡口加工精度、工件裝配誤差和熱變形等因素的影響會出現焊縫偏差，從而使得坡口兩側壁的熔透仍得不到有效保證。

當前窄間隙側壁熔合控制方法大都是基于上述窄間隙焊接方法并對焊縫軌跡進行跟蹤和控制，并不能對窄間隙焊接過程中的側壁熔合狀態進行實時監測。此外，由于窄間隙焊接過程坡口窄、弧光強、煙塵集中，通過人工對焊接過程進行監控的難度也很高，所以現在沒有對窄間隙焊接過程中的側壁熔合狀態進行實時監測的方法。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種基于紅外熱像儀的窄間隙側壁熔合狀態監測方法及系統，能夠對窄間隙焊接過程中的側壁熔合狀態進行實時監測。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于紅外熱像儀的窄間隙側壁熔合狀態監測方法，包括：

獲取窄間隙側壁臨界熔合狀態下的標準時間-溫度曲線；

通過紅外熱像儀獲取當前時刻待監測窄間隙側壁目標區域的溫度；所述目標區域為熔池和熔池設定范圍內的區域；

根據所述標準時間-溫度曲線和所述溫度確定所述待監測窄間隙側壁的熔合狀態；所述熔合狀態包括未熔合狀態、全熔合狀態和臨界熔合狀態。

優選地，所述獲取窄間隙側壁臨界熔合狀態下的標準時間-溫度曲線，包括：

對多個窄間隙側壁分別進行焊接，并通過紅外熱像儀獲取焊接過程中目標區域的溫度，得到曲線集合；所述曲線集合包括各窄間隙側壁對應的臨界熔合狀態下的時間-溫度曲線；

將所述曲線集合中平均溫度與母材熔點差值最小的時間-溫度曲線確定為所述窄間隙側壁臨界熔合狀態下的標準時間-溫度曲線。

優選地，根據所述標準時間-溫度曲線和所述溫度確定所述待監測窄間隙側壁的熔合狀態，包括：

確定所述窄間隙側壁臨界熔合狀態下的標準時間-溫度曲線的最大值和最小值；

若當前時刻所述待監測窄間隙側壁目標區域的溫度大于所述最大值，則將當前時刻所述待監測窄間隙側壁確定為全熔合狀態；

若當前時刻所述待監測窄間隙側壁目標區域的溫度小于所述最小值，則將當前時刻所述待監測窄間隙側壁確定為未熔合狀態；