[發明專利]一種基于支持向量機的耐熱鋼老化等級評估方法

有效

• 申請號: 202110085299.5
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112816553B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 袁廷璧;周龍;崔崇;常青;肖德銘
• 申請（專利權）人: 國能鍋爐壓力容器檢驗有限公司;國家能源集團泰州發電有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N27/72;G01N3/08;G01N3/30;G01N3/42;G06N20/10
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 劉文霞

本發明公開一種基于支持向量機的耐熱鋼劣化狀態評估方法，包括步驟：(1)選取n個運行時間已知及厚度一致的目標耐熱鋼樣品；(2)通過試驗獲取所有樣品的蠕變曲線的第二拐點時間，并判定所有樣品老化等級；(3)利用k種無損檢測方法對樣品進行檢測，得到的無損檢測參數，作為支持向量機分類模型的訓練數據矩陣；(4)分別按照運行時間是否超過蠕變曲線第二拐點時間及老化等級作為分類標準，建立支持向量機分類模型；(5)獲取待評估耐熱鋼工件的微試樣；(6)對待評估耐熱鋼工件的微試樣進行檢測得到無損檢測數據矩陣x，將其代入到支持向量機分類模型中，判定待評估耐熱鋼樣品的劣化狀態。該方法可快速評估耐熱鋼工件的劣化狀態。

技術領域

本發明涉及耐熱鋼材料性能檢測技術領域，具體涉及一種基于支持向量機的耐熱鋼老化等級評估方法。

背景技術

發電廠、化工廠的高溫高壓管道、管件、閥門等工件通常采用可以承受高溫、高壓工況的金屬材料，隨著服役時間延長，金屬材料逐漸老化，其主要的性能劣化機制包括高溫蠕變、熱疲勞以及蠕變-疲勞交互作用。目前通常采用破壞性方法(如割管、整體剖切等)對金屬工件取樣，并通過長時高溫蠕變試驗(試驗周期數千到數萬小時)或短時高溫拉伸試驗等手段對其性能劣化情況進行評估，但除管道部件外的其他承受高溫、高壓的部件通常不允許破壞性取樣，例如聯箱、閥體、缸體等，目前尚無有效的性能劣化評估方法。

目前采用長時高溫蠕變試驗或短時高溫拉伸試驗等手段評估金屬工件性能劣化情況的方法是將工件在近似服役工況條件下進行試驗或者在比服役條件更嚴苛的條件下進行加速試驗，試驗結果可信度高，但試驗成本高、檢測周期過長、破壞性取樣后的工件恢復難度較大，且除管道外不適用于聯箱、閥體等部件。且現有的評估方法還采用金相和掃描電鏡的圖片判斷老化等級，效率較低，而且對老化四級和五級的樣品也完全依據經驗判斷，沒有有力的證據證明必須更換工件，會出現未達到其使用壽命就更換的情況，造成耐熱鋼工件的浪費。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于支持向量機的耐熱鋼劣化狀態評估方法，采用該耐熱鋼劣化狀態評估方法可以快速評估耐熱鋼工件的劣化狀態，且通過微試樣取樣方法對工件的破環性小，工件可恢復，適用于管道、聯箱、閥體、缸體等。

本發明具體采用如下技術方案：

一種基于支持向量機的耐熱鋼劣化狀態評估方法，用于鐵素體耐熱鋼及奧氏體耐熱鋼的劣化狀態評估，包括以下步驟：

(1)選取n個運行時間已知及厚度一致的目標耐熱鋼樣品作為訓練樣本；

(2)對訓練樣本進行檢測得到每個目標耐熱鋼樣品的蠕變曲線，獲取每條蠕變曲線的第二拐點時間，并判定n個目標耐熱鋼樣品的老化等級；

(3)利用k種無損檢測方法分別對n個目標耐熱鋼樣品進行檢測，每個目標耐熱鋼樣品獲取k個無損檢測參數，作為支持向量機分類模型的訓練數據矩陣x_ij，即：

其中，i＝1,2,…n，j＝1,2,…k，x_nk為第n個樣品的第k個無損檢測參數；

(4)結合步驟(3)中獲得的訓練數據矩陣，分別按照運行時間是否超過蠕變曲線第二拐點時間作為分類標準以及老化等級作為分類標準，建立支持向量機分類模型；即：

其中，λ_ij為拉格朗日乘子，y_ij是結果標簽，b為常數項；

(5)獲取待評估耐熱鋼工件的微試樣作為待評估耐熱鋼樣品；

(6)利用與目標耐熱鋼樣品檢測相同的無損檢測方法對待評估耐熱鋼工件的微試樣進行檢測得到無損檢測數據矩陣x，將其代入到支持向量機分類模型中，判定待評估耐熱鋼樣品的劣化狀態，從而判定待評估耐熱鋼工件是否為可正常運行工件。