[發(fā)明專利]耐熱鋼部件性能劣化的非線性超聲波檢測分級評定方法

有效

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• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113189199B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王強(qiáng);蔣海濤;郝曉軍;陶業(yè)成;納日蘇;常青;張曰濤;代小號;牛曉光
• 申請（專利權(quán)）人: 國能鍋爐壓力容器檢驗有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/44
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發(fā)明公開了一種耐熱鋼部件性能劣化的非線性超聲波檢測分級評定方法，包括制作初始人工對比微試樣，獲取耐熱鋼部件性能劣化加速試驗失效時間，制作非線性超聲波檢測分級評定用人工對比微試樣組，搭設(shè)非線性高能超聲測試系統(tǒng)，測試非線性超聲波檢測分級評定用人工對比微試樣組的超聲非線性系數(shù)，繪制加權(quán)平均超聲非線性系數(shù)－性能劣化損傷級別參考曲線，對待檢測的耐熱鋼部件進(jìn)行性能劣化損傷級別評定，對待檢測的耐熱鋼部件的剩余壽命進(jìn)行預(yù)測。本發(fā)明實現(xiàn)了對耐熱鋼部件性能劣化非線性超聲波檢測的分級評定，可測定耐熱鋼部件的性能劣化程度，并預(yù)測被檢測耐熱鋼部件的剩余壽命，解決了耐熱鋼部件性能劣化的非線性超聲波檢測的定量分級難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及耐熱鋼部件性能檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種耐熱鋼部件性能劣化的非線性超聲波檢測分級評定方法。

背景技術(shù)

承受高溫、高壓工況的工件大部分采用耐熱鋼材料制作，如發(fā)電廠、化工廠的高溫高壓管道、管件、閥門等。隨著服役時間延長，耐熱鋼部件逐漸老化以至于完全失效，其主要的性能劣化機(jī)制包括高溫性能劣化、熱疲勞以及性能劣化-疲勞交互作用。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用破壞性方法(如割管、整體剖切等)對耐熱鋼制工件取樣，并通過長時高溫性能劣化試驗(試驗周期數(shù)千到數(shù)萬小時)、短時高溫拉伸試驗等手段對其性能劣化情況進(jìn)行評估。然而通過破壞性方法會導(dǎo)致耐熱鋼部件無法修復(fù)或很難修復(fù)。

非線性聲學(xué)是指有限振幅聲波在介質(zhì)中傳播時發(fā)生的非線性現(xiàn)象，如波形畸變，諧波滋生等。研究表明，材料的早期力學(xué)性能退化與超聲波的非線性效應(yīng)密切相關(guān)。當(dāng)單一頻率的超聲波在金屬材料內(nèi)部傳播時與微觀缺陷相互作用而發(fā)生畸變，導(dǎo)致高次諧波的產(chǎn)生。通過對這些高次諧波的檢測，可以得到結(jié)構(gòu)材料處于不同力學(xué)性能退化程度的超聲非線性系數(shù)β，從而對材料和結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能退化做出有效的無損檢測和評估。

公開號為：108107111B的中國專利介紹了一種耐熱鋼部件非線性超聲波檢測方法，該專利基于非線性聲學(xué)檢測技術(shù)，可有效地解決采用非線性超聲方法檢測耐熱鋼材料性能劣化情況時由于超聲頻率過高、衰減嚴(yán)重導(dǎo)致檢測材料深度受限制的問題。但是，該專利只提供了對在用耐熱鋼部件取微試樣的方法，并未提供可評定耐熱鋼部件性能劣化程度的人工對比微試樣；該專利也未給出判定耐熱鋼部件性能劣化的非線性超聲波檢測分級評定方法，而是通過統(tǒng)計學(xué)方法來建立表征耐熱鋼部件的性能劣化參數(shù)與非線性超聲波系數(shù)之間關(guān)系的定量分析模型。由于目前基于非線性超聲波檢測技術(shù)的耐熱鋼性能劣化研究工作非常少，統(tǒng)計樣本也不夠豐富，這就造成雖然可以采用該方法對被件耐熱鋼部件的非線性超聲波系數(shù)進(jìn)行測定，但無法通過現(xiàn)有數(shù)據(jù)對其性能劣化程度進(jìn)行準(zhǔn)確的分級評定。

因此，有必要開發(fā)一種新的方法，可實現(xiàn)對耐熱鋼部件性能劣化的非線性超聲波檢測分級評定，以此評定被檢測耐熱鋼部件的性能劣化程度，進(jìn)而對被檢測耐熱鋼部件的剩余壽命進(jìn)行預(yù)測。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有耐熱鋼部件非線性超聲波檢測方法存在的不足，本發(fā)明提供了一種耐熱鋼部件性能劣化的非線性超聲波檢測分級評定方法，利用此分級評定方法可以判定耐熱鋼部件性能劣化的嚴(yán)重程度，并以此預(yù)測耐熱鋼部件的剩余壽命。

本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種耐熱鋼部件性能劣化的非線性超聲波檢測分級評定方法，包括以下步驟：

步驟1：制作初始人工對比微試樣；

首先在未經(jīng)使用的耐熱鋼部件余料上截取一段環(huán)形試樣，然后采用磁力套鉆工具在環(huán)形試樣上周圈鉆取初始人工對比微試樣，制作6個同尺寸的初始人工對比微試樣，編號為w0～w5；

步驟2：獲取耐熱鋼部件性能劣化加速試驗失效時間τ；

對編號為w0初始人工對比微試樣通過高溫拉伸試驗機(jī)進(jìn)行性能劣化加速試驗，直至其斷裂，記錄持續(xù)時間即為失效時間τ；

步驟3：制作非線性超聲波檢測分級評定用人工對比微試樣組；