CN105158326A - 用于测量奥氏体不锈钢中马氏体含量的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量奥氏体不锈钢中马氏体含量的检测方法，包括：选择与待检测构件相同的奥氏体不锈钢材料制成多根标准的平板拉伸试样；多次拉伸平板拉伸试样至不同的形变量以获取该平板拉伸试样每次拉伸后自然磁化强度及马氏体含量；根据所测得的自然磁化强度及马氏体含量确定自然磁化强度与马氏体含量之间的数学模型；测量待检测构件的自然磁化强度并根据数学模型获取待检测构件的马氏体含量。本发明利用自然磁化强度表征均匀形变诱发的马氏体含量，不需对被检构件打磨和磁化，避免了磁化后检测对材料产生磁污染，从而提高了检测结果的准确性。同时，本发明的检测过程简单，速度快。

Description

用于测量奥氏体不锈钢中马氏体含量的检测方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种用于测量奥氏体不锈钢中马氏体含量的检测方法。

背景技术

奥氏体不锈钢具有良好的低温韧性、耐蚀性及可焊性而广泛应用于石化及能源行业，其产量和用量占不锈钢总产量的70％。然而，统计资源表明，奥氏体不锈钢设备的腐蚀失效占所有腐蚀事故的48％～58％。腐蚀失效事故中的80％～90％为局部腐蚀失效。局部腐蚀常常是突发性的，危害性很大。奥氏体不锈钢的腐蚀失效事故频发，导致人员伤亡、环境污染及经济损失等一系列问题。

若能够找到奥氏体不锈钢腐蚀失效的潜在因素，则可以从根本上控制奥氏体不锈钢的腐蚀失效，也可以对构件可能失效的部位进行预判。奥氏体不锈钢在加工制造过程中需要经过冷压、冷拔、冷弯、平整及矫正等冷加工工艺以及采用应变强化技术，从而导致部分奥氏体不锈钢转变为马氏体不锈钢，即应变诱发马氏体相变。应变诱发马氏体含量与奥氏体不锈钢的耐蚀性密切相关，同时也会对奥氏体不锈钢的局部腐蚀产生影响。

奥氏体不锈钢中的奥氏体为顺磁体而表现为无磁性，铁磁性的马氏体相是自然磁化的载体因而马氏体具有强烈的铁磁性。然而，常态下铁磁性材料中的磁畴分布是无序的，故该铁磁性材料对外不显示磁性。奥氏体不锈钢应变诱发马氏体相变过程中，形变量的增加使材料的内部积累了一定的位错能，因此应变诱发马氏体处的位错能较高，增加的位错能使材料自由能加大。根据能量存在最小理论，一些磁畴会发生转向用以抵消自由能的增加，这些磁畴的转向是不可逆，且导致材料自然磁化，因此自然磁化强度与马氏体含量具有对应的关系。

现有技术中，利用磁性法检测马氏体含量的方法均是对工作表面材料磁化后进行检测，该做法还会对所检测的材料产生磁污染，会影响后续检测结果的准确性，导致检测马氏体的方法具有局限性。

发明内容

本发明的其中一个目的在于提供一种用于测量奥氏体不锈钢中马氏体含量的检测方法，包括：

选择与待检测构件相同的奥氏体不锈钢材料制成多根标准的平板拉伸试样；

多次拉伸所述平板拉伸试样至不同的形变量以获取该平板拉伸试样每次拉伸后自然磁化强度及马氏体含量；

根据所测得的自然磁化强度及马氏体含量确定自然磁化强度与马氏体含量之间的数学模型；

测量所述待检测构件的自然磁化强度并根据所述数学模型获取所述待检测构件的马氏体含量。

可选地，所述多次拉伸所述平板拉伸试样至不同的形变量以获取该平板拉伸试样每次拉伸后自然磁化强度及马氏体含量的步骤中，每次拉伸时，取至少三根平板拉伸试样分别拉伸至相同的形变量，并测量每根拉伸后的平板拉伸试样的自然磁化强度与马氏体含量；其中，测量自然磁化强度的顺序先于马氏体含量的顺序。

可选地，自然磁化强度与马氏体含量均为多次测量结果的平均值。

可选地，多根标准的平板拉伸试样的厚度与所述待检测构件的厚度相等。

可选地，所述多次拉伸所述平板拉伸试样以获取该平板拉伸试样每次拉伸后自然磁化强度及马氏体含量的步骤中采用相同的测量路径获取自然磁化强度及马氏体含量。

可选地，所述数学模型为线性方程。

可选地，所述线性方程形式采用如下表达式：

H＝-1.53666+1.42423MC，

式中，H表示自然磁化强度，MC表示马氏体含量。

本发明实施例采用和待检测构件相同材料的奥氏体不锈钢制作成平板拉伸试样，将平板拉伸试样拉伸到不同形变量时检测其自然磁化强度和马氏体含量并建立两者的数学模型；然后测量待检测构件的自然磁化强度，根据所确定的数学模型计算得出该待检测构件中马氏体的含量。本发明实施例不但可以避免磁化后检测马氏体含量时对构件所产生的磁污染，而且可以预测该待检测构件中的腐蚀情况，对可能失效的部分进行提前准确预判。本发明提供的检测方法过程简单，操作方便，精度高。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种用于测量奥氏体不锈钢中马氏体含量的检测方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的平板拉伸试样尺寸示意图；

图3是本发明实施例提供的自然磁化强度与马氏体含量测量过程示意图；

图4是本发明实施例中自然磁化强度与马氏体含量与形变量关系图；

图5是本发明实施例中自然磁化强度与马氏体含量的拟合示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明实施例提供了一种用于测量奥氏体不锈钢中马氏体含量的检测方法，如图1所示，包括：

S100、选择与待检测构件相同的奥氏体不锈钢材料制成多根标准的平板拉伸试样；

S200、多次拉伸平板拉伸试样至不同的形变量以获取该平板拉伸试样每次拉伸后自然磁化强度及马氏体含量；

S300、根据所测得的自然磁化强度及马氏体含量确定自然磁化强度与马氏体含量之间的数学模型；

S400、测量待检测构件的自然磁化强度并根据数学模型获取待检测构件的马氏体含量。

本发明通过测量试样的自然磁化强度及马氏体含量建立两者的数学模型，并利用所测量待检测构件的自然磁化强度表征均匀形变诱发的马氏体含量，不需要对待检测构件进行打磨和磁化，避免了磁化后对待检测构件所产生的磁污染，从而提高了测量结果的准确性。本发明大大简化了检测过程、操作方便、速度快、精度高，在工程应用中具有广泛的应用前景。

下面结合实施例以及附图对本发明提供的检测方法作进一步的详细说明。

首先，介绍S100、选择与待检测构件相同的奥氏体不锈钢材料制成多根标准的平板拉伸试样的步骤。

实际应用中，为准确测量待检测构件的自然磁化强度及马氏体含量，本发明实施例中采用与待检测构件相同材料的奥氏体不锈钢材料参照GB/T228制成多根标准的平板拉伸试样。

实际应用中，为准确反映待检测构件的参数，本发明实施例中所制作的平板拉伸试样的厚度与该待检测构件的厚度相等。

其次，介绍S200、多次拉伸平板拉伸试样至不同的形变量以获取该平板拉伸试样每次拉伸后自然磁化强度及马氏体含量的步骤。

在与待检测构件的相同环境下，本发明实施例中，将从上述平板拉伸试样中选取的一个平板拉伸试样放置在拉伸机上，将该平板拉伸试样分别拉伸特定的形变量，使该平板拉伸试样到特定的长度。每次拉伸后检测该平板拉伸试样的自然磁化强度，即检测由形变诱发马氏体相而使该平板拉伸试样产生的自有漏磁信号。检测过程中，如图3所示，检测区间为该平板拉伸试样的平行段长度L之间。检测时检测仪器的探头置于该平板拉伸试样的起始位置A处，并且探头距离试样的上表面设定一定的距离；该探头沿着平行段中轴线从左向右移动，并采集自然磁化强度的数据。

马氏体含量检测过程如下：在与待检测构件的相同环境下，继续在检测完自然磁化强度的平板拉伸试样上检测马氏体含量。为准确得到不同参数之间的关系，较优的，检测马氏体含量时的路径与上文中检测自然磁化强度的路径相同。具体测量方法参见检测自然磁化强度的内容，在此不再赘述。

为避免测量马氏体含量时对平板拉伸试样的检测区域形成磁污染，影响自然磁化强度测量结果的准确性，应先进行自然磁化强度测量，再进行马氏体含量的测量。

实际应用中，为保证实验结果的准确性，每次形变量取三根或多根试样进行拉伸，例如：

拉伸第一平板拉伸试样并检测拉伸后的第一平板拉伸试样的自然磁化强度和马氏体含量；

将第二平板拉伸试样拉伸至第一平板拉伸试样的长度并检测拉伸后的所述第二平板拉伸试样的自然磁化强度和马氏体含量；

将第三平板拉伸试样拉伸至第一平板拉伸试样的形变量并检测拉伸后的第三平板拉伸试样的自然磁化强度和马氏体含量。每次形变量测量的最终自然磁化强度和马氏体含量分别为三次或者多于三次的测量结果的平均值。

需要说明的是，本发明实施例中平均值是指，在剔除明显错误的数据后，分别求取自然磁化强度与马氏体含量的剩余数据的平均值。需要说明的是，测量马氏体含量时检测仪器的探头与平板拉伸试样需要接触测量。

本发明实施例中每个平板拉伸试样只使用一次，以保证检测结果的准确性。

通过重复拉伸以及测量过程，获取多组拉伸后自然磁化强度及马氏体含量的数据。

再次，介绍S300、根据所测得的自然磁化强度及马氏体含量确定自然磁化强度与马氏体含量之间的数学模型的步骤。

将上一步骤中所采集的自然磁化强度及马氏体含量的数据进行处理，可以得到自然磁化强度及马氏体含量之间的数学模型。其中数学模型可以线性方程、一元多次方程或者指数方程等。为提高计算效率，较优地，本发明一个实施例中数学模型采用线性方程。

最后，S400、测量待检测构件的自然磁化强度并根据数学模型获取待检测构件的马氏体含量的步骤。

采集待检测构件中容易产生均匀变形部位的自然磁化强度，将所采集到的自然磁化强度代入到上述数学模型中计算，从而可以获得待检测构件相应部中的马氏体含量。根据所测得的马氏体含量可以预测待检测构件中可能失效的部位，提示工作人员及时更换相应部件，从而防止腐蚀失效事故的发生。

为体现本发明提供的检测方法的优越性，本发明采用工程应用中用量最大的型号为304的奥氏体不锈钢材料该检测方法进行验证。

选取与待检测部件相同材料的304奥氏体不锈钢材料制作多根5.5mm的平板拉伸试样，尺寸如图2所示，本发明实施例中上述平板拉伸试样参照国家标准GB/T228制成，本领域技术人员可以参考国家标准，在此不再介绍。

如图3所示，选取几根5.5mm平板拉伸试样进行拉伸得到其应力应变曲线，根据应力应变曲线将后续平板拉伸试样分别拉伸至特定的形变量(例如：2.5％、5％、7.5％、10％、12.5％、15％、17.5％、20％)，每一形变量取三根平板拉伸试样进行重复试验，并分别对拉伸后的平板拉伸试样采用检测仪器进行自然磁化强度测量。测量区间为平板拉伸试样的平行段长度，将检测仪器的探头置于平板拉伸试样的平行段的起始位置，探头距平行段的高度h＝1mm，并且探头沿着平行段的中轴线移动并采集数据，采集步长为1mm。

继续在测量完自然磁化强度的平板拉伸试样上测量马氏体含量，采用铁素仪沿着平行段的中轴线测量马氏体含量，并且探头与平板拉伸试样的平面接触，每隔5mm采集一次数据。

重复上述步骤获取多组数据，并将该多组数据进行整理。如图4所示，其中Strain表示试样形变量，H表示自然磁化强度，Martensite(简写为MC)表示马氏体含量，拟合后得到如图5所示的均匀形变下马氏体含量(百分比)和自然磁化强度的关系，最终得到自然磁化强度与马氏体含量的方程为：

H＝-1.53666+1.42423MC。(1)

测量厚度为5.5mm的待检测构件中容易产生均匀变形的部位进行自然磁化强度检测，并代入到式(1)中，进而获得该待检测构件中的马氏体含量。

本发明实施例通过采用与待检测构件材质相同材料制作成平板拉伸试样，将平板拉伸试样拉伸至不同形变量时检测其自然磁化强度和马氏体含量；确定在均匀形变下自然磁化强度和马氏体含量的数学模型；然后对待检测构件进行自然磁化强度检测，根据所确定的数学模型计算得出该构件中马氏体的含量。

本发明利用自然磁化强度表征均匀形变诱发的马氏体含量，不需对待检测构件打磨和磁化，避免了磁化后检测对待检测部件材料产生磁污染，从而可以提高后续检测效果的准确性，本发明检测速度快、精确高，能够对可能失效的构件进行提前准确预判。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (7)

1.一种用于测量奥氏体不锈钢中马氏体含量的检测方法，其特征在于，包括：

选择与待检测构件相同的奥氏体不锈钢材料制成多根标准的平板拉伸试样；

多次拉伸所述平板拉伸试样至不同的形变量以获取该平板拉伸试样每次拉伸后自然磁化强度及马氏体含量；

根据所测得的自然磁化强度及马氏体含量确定自然磁化强度与马氏体含量之间的数学模型；

测量所述待检测构件的自然磁化强度并根据所述数学模型获取所述待检测构件的马氏体含量。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述多次拉伸所述平板拉伸试样至不同的形变量以获取该平板拉伸试样每次拉伸后自然磁化强度及马氏体含量的步骤中，每次拉伸时，取至少三根平板拉伸试样分别拉伸至相同的形变量，并测量每根拉伸后的平板拉伸试样的自然磁化强度与马氏体含量；其中，测量自然磁化强度的顺序先于马氏体含量的顺序。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，自然磁化强度与马氏体含量均为多次测量结果的平均值。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，多根标准的平板拉伸试样的厚度与所述待检测构件的厚度相等。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的检测方法，其特征在于，所述多次拉伸所述平板拉伸试样以获取该平板拉伸试样每次拉伸后自然磁化强度及马氏体含量的步骤中采用相同的测量路径获取自然磁化强度及马氏体含量。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述数学模型为线性方程。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述线性方程形式采用如下表达式：

H＝-1.53666+1.42423MC，

式中，H表示自然磁化强度，MC表示马氏体含量。