[發明專利]一種高溫構件剩余壽命現場快速測評方法

有效

• 申請號: 201210560719.1
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103063528A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 鐘萬里;王偉;軒福貞;劉長虹;涂善東
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院;華東理工大學
• 主分類號: G01N3/28
• 分類號: G01N3/28;G01N3/40
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

1.一種高溫構件剩余壽命現場快速測評方法，其特征是：包括以下步驟：

S1熱處理獲得不同老化損傷的試件

對試驗用材料，根據高溫構件實際工作的溫度和時間，采用常規熱處理和熱老化工藝進行老化熱處理之后，將材料空冷到室溫，取一部分制成若干個硬度測試試件；

S2測量材料在不同老化損傷下的硬度

采用標準硬度儀，對硬度測試試件按照國標GB4342-84在實驗室進行硬度測試，每組試件3-5個，每一種工況試驗至少3次，取平均值；

S3拉伸蠕變實驗獲得不同老化損傷試樣的壽命參數

對老化熱處理后的材料，取一部分制成試件進行拉伸蠕變試驗，獲得剩余壽命、工作溫度、強度極限的試驗數據；

S4采用最小二乘法，擬合硬度-剩余壽命等參數的函數式

log(t_r)=a₁Hv²+a₂σ²+a₃T²+a₄HvTσ

+a₅HvT+a₆Hvσ+a₇Tσ+a₈?????????????（1.1）

式中：結構剩余壽命（t_r）、硬度（Hv）、工作溫度（T）以及強度極限（σ），a1,a2,a3,a4,a5,a6為擬合參數；

S5用實際結構材料做拉伸蠕變和硬度試驗，獲得修正系數，得到實際運行結構的硬度-剩余壽命標定曲線

采用標準硬度儀，截取一段實際高溫構件材料做材料硬度、拉伸蠕變試驗，得到結構剩余壽命（t_rs）、硬度（Hv_s）、工作溫度（T_s）以及強度極限（σ_s）試驗數據；然后與式（1.1）所得到計算硬度值Hvj進行比較得出修正系數；

定義修正系數為：

η＝Hv_s/Hv_j

最后得實際高溫構件的硬度-剩余壽命標定曲線為：

log(t_r)=a₁(ηHv)²+a₂σ²+a₃T²+a₄ηHvTσ

+a₅ηHvT+a₆ηHvσ+a₇Tσ+a₈????????????????????（1.2）

S6根據標定曲線和現場測量的表面硬度，快速評測結構剩余壽命

依據標定曲線，由工程現場采用便攜式硬度儀測量得到的表面硬度，快速評測結構的剩余壽命。

2.根據權利要求1所述的高溫構件剩余壽命現場快速測評方法，其特征是：

所述的步驟S1中，試驗用材料與實際結構材料一致，且試驗材料的老化熱處理溫度和時間，應根據材料損傷等效原理來確定，以保證試驗材料的損傷與所要檢測的實際結構工作溫度和使用時間構件材料的損傷相一致；

所述的步驟S6中，工程現場獲取硬度的便攜式硬度儀與獲取試驗室硬度-壽命標定曲線的標準硬度儀應具有互換性，需得到二者誤差標定和修正系數：標定和修正系數的獲取方法為：

分別用便攜式硬度儀與標準硬度儀在相同材料試件上進行硬度測量，對每臺儀器分別用3-5個試件試驗，獲得實驗結果按照平均值建立二者的誤差系數，誤差系數計算如下：

兩臺儀器之間的誤差系數定義為：

Hv_標準：由標準硬度儀測量數據；Hv_便攜：由便攜式硬度儀測量的數據；

從現場所獲取的試驗數據必須進行如下的計算，才能作為用于計算的硬度值：

Hv_評定＝η_誤差·Hv_實測??????????????????(1.3)，

也即在步驟S6中，用上述評定的硬度值來快速測評。

3.根據權利要求1所述的高溫構件剩余壽命現場快速測評方法，其特征是：

所述的步驟S4具體如下進行：

在對未知多項式函數的數據擬合時，有三種方法：

（1）實驗數據的多項式擬合方法

多項式擬合目標是找出一組多項式系數a_i,i=1,…,n+1，使得多項式

ψ(x)=Σi=0nai+1xn-i]]>

能夠較好地擬合原始數據：

在MATLAB調用格式為：polyfit(x,y,n)；其中，x,y是試驗數據，該命令的優點是方便定義多項式n，因此，可以讓使用者定義不同的n，以便比較試驗數據的擬合的不同多項式；

（2）最小二乘法優化方法

在MATLAB調用格式為：lsqcurvefit(Fun,a₀,x,y)；其中Fun是定義的擬合函數，a₀是多項式系數，x,y是試驗數據；由于需要特別定義擬合函數Fun，因此可以靈活定義多項式擬合函數，其最小二乘曲線擬合的目標函數

J=minaΣi=1N[yi-f(a,xi)]2;]]>

（3）非線性函數的最小二乘參數估計

假設試驗數據真實的函數為y=f(a,x)，其中x,y是試驗數據；a為函數的待定系數，該系數可以是一個數組，利用殘差方法引入目標函數

I=minaΣi=1N[yi-f(a,xi)]2]]>

在采用基于Gauss-Newton算法的最小二乘擬合；

在MATLAB調用格式為：nlinfit(x,y,Fun,a₀)；其中Fun是定義的擬合函數，a₀是函數參數的最初估計值，x,y是試驗數據；

在對未知多項式函數的數據擬合時，采用第一種方法；

如果擬合多項式已知，對于單變量函數擬合時，采用方法（1）和（2）進行；

如果試驗數據函數未知，而且是多個變量的擬合問題，采用方法（3）。