[發明專利]一種基于臨界折射縱波技術的20號鋼高溫組織劣化無損評價方法

在審

• 申請號: 202010008182.2
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111141821A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 陳軍;馬海濤;羅忠兵;宋紹坤;周干成;田旭海
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/12;G01N29/44;G01N29/48
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

1.一種基于臨界折射縱波技術的20號鋼高溫組織劣化無損評價方法，其特征在于，采用一對倍頻超聲換能器，確定合適的檢測參數和檢測模式，首先在實驗室測量20號鋼不同珠光體球化級別樣品的非線性參數，制作標定的20號鋼珠光體球化級別-非線性參數相對關系圖，然后利用非線性參數測量系統，測量待評部件的非線性超聲參數，將測量的非線性參數值與標定的20號鋼珠光體球化級別-非線性參數相對關系圖對比或將其輸入20號鋼組織劣化評價系統，即可定性地評價20號鋼組織劣化級別；包括以下步驟：

1)搭建非線性參數測量系統，確定檢測參數和檢測模式

基于搭建的非線性參數測量系統，利用L_CR波對20號鋼組織劣化狀態進行無損評價，根據20號鋼的組織特點和聲學參數，確定發射/接收超聲換能器的頻率，根據現場工況條件選擇檢測模式，根據待評區域尺寸選擇合適的激勵波形、激勵串個數和窗函數；

所述的非線性參數測量系統包括RAM-5000型非線性超聲檢測儀、衰減器、低/高通濾波器、放大器、示波器、計算機和發射/接收換能器，示波器與RAM-5000型非線性超聲檢測儀、計算機連接，計算機與RAM-5000型非線性超聲檢測儀連接；所述的RAM-5000型非線性超聲檢測儀發射有限振幅超聲波脈沖串作為激勵波形，通過衰減器進行調整后，由低通濾波器傳輸至發射換能器；所述的發射換能器接收RAM-5000型非線性超聲檢測儀發射的超聲波脈沖串后，向待評部件內發射單一頻率的有限振幅超聲波脈沖串，并通過接收換能器接收；所述的接收換能器的接收信號依次通過高通濾波器、放大器后進入示波器；示波器用來顯示發射和接收波形信號；所述的計算機通過RAM-5000型非線性超聲檢測儀進行發射和接收參數的設置，通過示波器采集接收換能器的時域波形信號并對其進行傅里葉變換得到幅頻曲線，進而得到非線性參數值；

當入射聲波頻率和試樣尺寸確定時，通過測量二次諧波幅值和基波幅值得到待評部件的非線性參數；非線性參數的變化與鋼中珠光體的形態，或者說碳化物的形態有關，因此能夠通過測量非線性參數值定性地評價待評部件內碳化物的形態變化，進而評價部件的珠光體球化級別，既組織劣化級別；

2)標定圖制作

在實驗室制作20號鋼珠光體球化級別-非線性參數相對關系圖，其過程為：對每一個珠光體球化級別，收集實際樣品，采用步驟1)所述的非線性參數測量系統和檢測參數，對每個樣品測量n次非線性參數并取平均值，得到該球化級別狀態下所有樣品的非線性參數，以該級別球化狀態下非線性參數的最大值和最小值為界設定一矩形范圍，形成20號鋼珠光體球化級別-非線性參數相對關系圖；

3)待評部件非線性參數的測量

采用步驟1)所述的非線性參數測量系統和檢測參數對實際的待評部件進行非線性參數的測量，每一個待評區域至少測量5次，取平均值作為待評部件的非線性參數值；

4)確定待評部件組織劣化級別

采用以下兩種方式確定待評部件的組織劣化級別：

第一種是人工評定方式，將步驟3)得到的待評部件的非線性參數值與步驟2)得到的標定圖對比，在圖中橫坐標找到相應的非線性參數值，縱坐標對應的是待評部件的珠光體球化；

第二種是智能評定方式，將步驟3)每次測量的非線性參數值輸入20號鋼組織劣化無損評價系統中，該20號鋼組織劣化無損評價系統事先嵌入步驟2)得到的不同珠光體球化級別對應的非線性參數值數據庫，根據輸入的每次測量的非線性參數值，點擊開始評價按鈕，即可給出待評部件的珠光體球化級別。

2.根據權利要求1所述的一種基于臨界折射縱波技術的20號鋼高溫組織劣化無損評價方法，其特征在于，所述的發射換能器的發射頻率根據待評部件的聲學特性設置，接收換能器的頻率為發射換能器頻率的倍數，由所關注的高次諧波確定，如果關注N次諧波，則接收換能器的頻率為發射換能器頻率的N倍。