[發(fā)明專(zhuān)利]一種高溫構(gòu)件剩余壽命現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)評(píng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210560719.1
• 申請(qǐng)日: 2012-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103063528A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘萬(wàn)里;王偉;軒福貞;劉長(zhǎng)虹;涂善東
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院;華東理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/28
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/28;G01N3/40
• 代理公司: 廣州知友專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高溫構(gòu)件剩余壽命的測(cè)評(píng)方法，尤其是涉及一種基于硬度檢測(cè)的高溫構(gòu)件剩余壽命現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)評(píng)方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代工業(yè)中，如電廠、石化等，有相當(dāng)數(shù)量的裝置工作在高溫高壓的環(huán)境下。這一類(lèi)設(shè)備造價(jià)高，且大部分依靠進(jìn)口。以高溫爐管為例，爐管的投資約占爐子總投資的50-60％，耗鋼量約占40-50％。因此通過(guò)壽命分析和管理，制定科學(xué)的維修規(guī)劃，對(duì)于保證最大限度地提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行至關(guān)重要。

近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，高溫構(gòu)件的壽命管理一直是學(xué)術(shù)界與工程界極為關(guān)注的課題。國(guó)外在高溫構(gòu)件壽命評(píng)價(jià)技術(shù)的研究起步早，目前已經(jīng)步入高層次的探求，涉及的知識(shí)領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，且立足于綜合的科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平，進(jìn)而發(fā)展了相對(duì)完備的工業(yè)技術(shù)規(guī)范。國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域的研究起步較晚，早期對(duì)高溫構(gòu)件的研究，集中在航天航空、冶金等行業(yè)，致力于材料的蠕變、持久強(qiáng)度試驗(yàn)及壽命外推。近年來(lái)，許多石化企業(yè)、發(fā)電行業(yè)的裝置設(shè)備都已進(jìn)入設(shè)計(jì)壽命末期，需要針對(duì)企業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀況與生產(chǎn)需求，開(kāi)發(fā)相關(guān)技術(shù)與工具方法。

目前工業(yè)界對(duì)高溫構(gòu)件的壽命評(píng)估與管理，主要是采用實(shí)際設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)取樣，然后在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量其損傷和剩余壽命方法，進(jìn)而給出整個(gè)設(shè)備的剩余壽命推測(cè)。這一方法不僅會(huì)對(duì)實(shí)際運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生較大損害，而且試驗(yàn)周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)長(zhǎng)時(shí)間中斷，經(jīng)濟(jì)損失大。對(duì)于現(xiàn)有無(wú)損測(cè)量的技術(shù)方法，如密度法、電阻法、超聲波能量衰減法等，主要是給出裂紋類(lèi)缺陷的存在性檢測(cè)，而對(duì)設(shè)備服役損傷導(dǎo)致的晶界孔洞、碳化物顆粒析出等，現(xiàn)有方法均不敏感，不能滿(mǎn)足要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是提供一種無(wú)需中斷生產(chǎn)、不會(huì)損害設(shè)備、且試驗(yàn)周期短費(fèi)用低廉、相當(dāng)敏感可滿(mǎn)足要求的基于硬度檢測(cè)的高溫構(gòu)件剩余壽命現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)評(píng)方法。

解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種高溫構(gòu)件剩余壽命現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)評(píng)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

根據(jù)高溫材料的時(shí)溫等效原理，通過(guò)提高試驗(yàn)溫度和試驗(yàn)時(shí)間等措施的加速試驗(yàn)方法，在實(shí)驗(yàn)室模擬設(shè)備服役一定時(shí)間條件下材料的老化情況；即對(duì)試驗(yàn)用材料，根據(jù)高溫構(gòu)件實(shí)際工作的溫度和時(shí)間，采用常規(guī)熱處理和熱老化工藝進(jìn)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(gè)硬度測(cè)試試件；

S2測(cè)量材料在不同老化損傷下的硬度

采用標(biāo)準(zhǔn)硬度儀，對(duì)硬度測(cè)試試件按照國(guó)標(biāo)GB4342-84在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行硬度測(cè)試，每組試件3-5個(gè)，每一種工況試驗(yàn)至少3次，取平均值；

S3拉伸蠕變實(shí)驗(yàn)獲得不同老化損傷試樣的壽命參數(shù)

對(duì)老化熱處理后的材料，取一部分制成的試件進(jìn)行拉伸蠕變?cè)囼?yàn)，獲得剩余壽命、工作溫度、強(qiáng)度極限的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

S4采用最小二乘法，擬合硬度-剩余壽命等參數(shù)的函數(shù)式

log(t_r)=a₁Hv²+a₂σ²+a₃T²+a₄HvTσ

+a₅HvT+a₆Hvσ+a₇Tσ+a₈???????????（1.1）

式中：結(jié)構(gòu)剩余壽命（t_r）、硬度（Hv）、工作溫度（T）以及強(qiáng)度極限（σ），a1,a2,a3,a4,a5,a6為擬合參數(shù)；

S5用實(shí)際結(jié)構(gòu)材料做拉伸蠕變和硬度試驗(yàn)，獲得修正系數(shù)，得到實(shí)際運(yùn)行結(jié)構(gòu)的硬度-剩余壽命標(biāo)定曲線

采用標(biāo)準(zhǔn)硬度儀，截取一段實(shí)際高溫構(gòu)件材料做材料硬度、拉伸蠕變?cè)囼?yàn)，得到結(jié)構(gòu)剩余壽命（t_rs）、硬度（Hv_s）、工作溫度（T_s）以及強(qiáng)度極限（σ_s）試驗(yàn)數(shù)據(jù)；然后與式（1.1）所得到計(jì)算硬度值Hv_j進(jìn)行比較得出修正系數(shù)；

定義修正系數(shù)為：

η=Hv_s/Hv_j

最后得實(shí)際高溫構(gòu)件的硬度-剩余壽命標(biāo)定曲線為：

log(t_r)=a₁(ηHv)²+a₂σ²+a₃T²+a₄ηHvTσ