CN108107111B - 一种耐热钢部件非线性超声波检测方法 - Google Patents

一种耐热钢部件非线性超声波检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐热钢部件非线性超声波检测方法，包括步骤：a、获取表征耐热钢部件的性能劣化参数与非线性超声波系数之间关系的定量分析模型；b、获取微试样，沿着待测耐热钢部件壁厚方向取样得到所述微试样；c、将所述微试样分成多个片状样品，对所述片状样品进行非线性超声检测得到所述片状样品非线性超声参数；d、将所述片状样品非线性超声参数代入所述定量分析模型得到所述片状样品的性能劣化参数。该耐热钢部件非线性超声波检测方法可以有效地解决采用非线性超声检测方法时检测深度受限制的问题。

Description

一种耐热钢部件非线性超声波检测方法
技术领域
本发明涉及耐热钢部件性能检测技术领域，更具体地说，涉及一种耐热钢部件非线性超声波检测方法。
背景技术
承受高温、高压工况的工件大部分采用耐热钢材料制作，如发电厂、化工厂的高温高压管道、管件、阀门等。随着服役时间延长，耐热钢部件逐渐老化，其主要的性能劣化机制包括高温蠕变、热疲劳以及蠕变-疲劳交互作用。
现有技术中，通常采用破坏性方法(如割管、整体剖切等)对耐热钢制工件取样，并通过长时高温蠕变试验(试验周期数千到数万小时)、短时高温拉伸试验等手段对其性能劣化情况进行评估。然而通过破坏性方法会导致耐热钢部件无法修复或很难修复。
为了避免耐热钢部件无法恢复，还有采用非线性超声波检测方法对耐热钢部件进行劣化性能检测。非线性超声技术是一种新型无损检测技术，它对材料的早期损伤比较敏感，能够对微纳米尺度的缺陷进行检测，突破了传统无损检测方法的检测极限。但是非线性超声技术采用高能超声，其衰减速度比较快，因此检测深度受到了限制(测量范围为5-15mm)；另外，非线性超声技术需要大量的数据支持，而目前传统的破坏性取样试验成本太高，限制了非线性超声技术的应用发展。
综上所述，如何有效地解决采用非线性超声检测方法时检测深度受限制的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种耐热钢部件非线性超声波检测方法，该耐热钢部件非线性超声波检测方法可以有效地解决采用非线性超声检测方法时检测深度受限制的问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐热钢部件非线性超声波检测方法，包括步骤：
a、获取表征耐热钢部件的性能劣化参数与非线性超声波系数之间关系的定量分析模型；
b、获取微试样，沿着待测耐热钢部件壁厚方向取样得到所述微试样；
c、将所述微试样分成多个片状样品，对所述片状样品进行非线性超声检测得到所述片状样品非线性超声参数；
d、将所述片状样品非线性超声参数代入所述定量分析模型得到所述片状样品的性能劣化参数。
优选地，上述耐热钢部件非线性超声波检测方法中，所述微试样为圆柱状。
优选地，上述耐热钢部件非线性超声波检测方法中，所述微试样的外径为20-100mm，沿着轴向的长度与待测耐热钢部件的厚度相等。
优选地，上述耐热钢部件非线性超声波检测方法中，所述步骤a具体包括：
a1、选取多个性能劣化参数已知的耐热钢部件作为定标样品；
a2、对所述定标样品进行非线性超声检测得到非线性超声系数；
a3、通过统计学方法建立表征耐热钢部件的性能劣化参数与非线性超声波系数之间关系的定量分析模型。
优选地，上述耐热钢部件非线性超声波检测方法中，多个性能劣化参数已知的耐热钢部件的厚度一致，且多个性能劣化参数已知的耐热钢部件的厚度为5-15mm。
优选地，上述耐热钢部件非线性超声波检测方法中，步骤b中采用磁力套钻获取所述微试样。
优选地，上述耐热钢部件非线性超声波检测方法中，所述性能劣化参数包括持久强度、蠕变强度、析出物数量、时效时间、晶间腐蚀参数和金相和硬度中的一种或多种。
优选地，上述耐热钢部件非线性超声波检测方法中，所述定量分析模型包括单变量分析模型和多变量分析模型。
优选地，上述耐热钢部件非线性超声波检测方法中，所述耐热钢部件具体为管道、阀门或螺栓。
本发明提供的耐热钢部件非线性超声波检测方法中，首先获取表征耐热钢部件的性能劣化参数与非线性超声波系数之间关系的定量分析模型，即通过定量分析模型可以得出与非线性超声波系数匹配的性能劣化参数。然后沿着待测耐热钢部件壁厚方向取样得到微试样，微试样的采取并不会耐热钢部件造成破坏，采取微试样后可以通过焊接同样材质和尺寸的堵头对耐热钢部件进行修补以使其能够继续使用。然后将微试样分成多个片状样品，即沿着待测耐热钢部件壁厚方向将微试样分成多个片状样品，多个片状样品分别为待测耐热钢部件深度不同的样品。对片状样品进行非线性超声检测得到片状样品非线性超声参数，如此通过检测多个片状样品得出待测耐热钢部件不同深度位置的非线性超声参数，进而实现了得出待测耐热钢部件任意深度位置的非线性超声参数，其中待测耐热钢部件的深度沿着其壁厚方向延伸。最后，将片状样品非线性超声参数代入定量分析模型得到片状样品的性能劣化参数，进而得出了待测耐热钢部件任意深度位置的性能劣化参数。
应用本发明提供的耐热钢部件非线性超声波检测方法时，由于先得到不同深度位置的多个片状样品，对多个片状样品进行非线性超声检测得到每个片状样品非线性超声参数，进而得出待测耐热钢部件任意深度位置的性能劣化参数。如此不再受高能超声衰减的影响，检测深度不再受限制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的耐热钢部件非线性超声波检测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的耐热钢部件取微试样的示意图；
图3为本发明实施例提供的微试样的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的多个片状样品的结构示意图。
图2-4中：
1-耐热钢部件、2-微试样、2a-片状样品。
具体实施方式
本发明的第一个目的在于提供一种耐热钢部件非线性超声波检测方法，该耐热钢部件非线性超声波检测方法可以有效地解决采用非线性超声检测方法时检测深度受限制的问题。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的耐热钢部件非线性超声波检测方法的流程图，其包括步骤：
S1、获取表征耐热钢部件1的性能劣化参数与非线性超声波系数之间关系的定量分析模型；
即定量分析模型中能够显示出性能劣化参数与非线性超声波系数之间的匹配关系。通过定量分析模型可以得出与非线性超声波系数匹配的性能劣化参数。
S2、获取微试样2，沿着待测耐热钢部件1壁厚方向取样得到微试样2；
其中微试样2的尺寸比较小，在耐热钢部件1上获取微试样2后，通过焊接同样材质和尺寸的堵头对耐热钢部件1进行修补以使其能够继续使用。具体地，微试样2通过沿着待测耐热钢部件1壁厚的方向取样得到，即微试样2沿着待测耐热钢部件1壁厚方向延伸。另外，可以采用机械法获取微试样2，或采用磁力套钻工具获取微试样2，在此并不作具体限定。
S3、将微试样2分成多个片状样品2a，对片状样品2a进行非线性超声检测得到片状样品2a非线性超声参数。
将微试样2沿着待测耐热钢部件1壁厚方向分成多个片状样品2a，以此实现多个片状样品2a分别来自于待测耐热钢部件1的不同深度位置。对片状样品2a进行非线性超声检测得到片状样品2a非线性超声参数，得出来自不同深度位置的片状样品2a的非线性超声参数，进而得出待测耐热钢部件1不同深度位置的非线性超声参数。该处待测耐热钢部件1的深度沿着壁厚方向延伸。
S4、将片状样品2a非线性超声参数代入定量分析模型得到片状样品2a的性能劣化参数。
即将多个片状样品2a非线性超声参数代入定量分析模型得出多个片状样品2a的性能劣化参数，进而得出了待测耐热钢部件1任意深度位置的性能劣化参数。
如图3-4所示，其中，微试样2可以为圆柱状。具体地进行取样时，圆柱状微试样2的轴向沿着待测耐热钢部件1的壁厚方向。将圆柱状微试样2分成多个片状样品2a时，也沿着圆柱状微试样2的轴向将其分成多个片状样品2a。
进一步地，圆柱状微试样2的外径为20mm-100mm，圆柱状微试样2的沿着轴向的长度与待测耐热钢部件1的厚度相等。如此设置，可以得到来自不同深度位置的片状样品2a的非线性超声参数，进而得出待测耐热钢部件1不同深度位置的非线性超声参数。
在一具体实施例中，步骤S1具体包括：
S11、选取多个性能劣化参数已知的耐热钢部件1作为定标样品；
该步骤中多个性能劣化参数已知的耐热钢部件1可以通过将新的耐热钢部件1在近似服役工况条件下进行试验或者在服役工况更严苛的条件下进行加速试验得到。
S12、对定标样品进行非线性超声检测得到非线性超声系数；
即对多个性能劣化参数已知的耐热钢部件1进行非线性超声检测得到非线性超声系数，即得出多个性能劣化参数已知的耐热钢部件1的非线性超声系数。
S13、通过统计学方法建立表征耐热钢部件1的性能劣化参数与非线性超声波系数之间关系的定量分析模型。
对于多个性能劣化参数已知的耐热钢部件，均分析同一耐热钢部件的性能劣化参数和非线性超声系数，最终得出表征耐热钢部件的性能劣化参数与非线性超声波系数之间关系的定量分析模型。
优选地，上述表征耐热钢部件的性能劣化参数与非线性超声波系数之间关系的定量分析模型包括单变量分析模型和多变量分析模型，以此使得最终的结果更加准确。
上述多个性能劣化参数已知的耐热钢部件的厚度一致，进一步地多个性能劣化参数已知的耐热钢部件的厚度为5-15mm。当然，多个性能劣化参数已知的耐热钢部件的厚度还可以为其它数值，在此不作限定。
上述步骤S2中，可以采用磁力套钻获取微试样2，当然还可以采用任意其它工具，在此不作限定。
优选地，上述性能劣化参数包括持久强度、蠕变强度、析出物数量、时效时间、晶间腐蚀参数和金相和硬度中的一种或多种，在此不作限定。
在具体实施例中，耐热钢部件1可以为管道、阀门或螺栓，当然还可以为其它任意耐热钢材质的部件，在此不作限定。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种耐热钢部件非线性超声波检测方法，其特征在于，包括步骤：
a、获取表征耐热钢部件(1)的性能劣化参数与非线性超声波系数之间关系的定量分析模型；选取多个性能劣化参数已知的耐热钢部件1作为定标样品，对定标样品进行非线性超声检测得到非线性超声系数，通过统计学方法建立表征耐热钢部件1的性能劣化参数与非线性超声波系数之间关系的定量分析模型；
b、获取微试样(2)，沿着待测耐热钢部件(1)壁厚方向取样得到所述微试样(2)，采取微试样后通过焊接同样材质和尺寸的堵头对耐热钢部件进行修补以使其能够继续使用；
c、将所述微试样(2)分成多个片状样品(2a)，对所述片状样品(2a)进行非线性超声检测得到所述片状样品(2a)非线性超声参数；
微试样(2)沿着待测耐热钢部件(1)壁厚方向分成多个片状样品(2a)，多个片状样品(2a)分别来自于待测耐热钢部件(1)的不同深度位置；
d、将所述片状样品(2a)非线性超声参数代入所述定量分析模型得到所述片状样品(2a)的性能劣化参数。
2.根据权利要求1所述的耐热钢部件非线性超声波检测方法，其特征在于，所述微试样(2)为圆柱状。
3.根据权利要求2所述的耐热钢部件非线性超声波检测方法，其特征在于，所述微试样(2)的外径为20-100mm，沿着轴向的长度与待测耐热钢部件(1)的厚度相等。
4.根据权利要求1所述的耐热钢部件非线性超声波检测方法，其特征在于，所述步骤a具体包括：
a1、选取多个性能劣化参数已知的耐热钢部件(1)作为定标样品；
a2、对所述定标样品进行非线性超声检测得到非线性超声系数；
a3、通过统计学方法建立表征耐热钢部件(1)的性能劣化参数与非线性超声波系数之间关系的定量分析模型。
5.根据权利要求4所述的耐热钢部件非线性超声波检测方法，其特征在于，多个性能劣化参数已知的耐热钢部件的厚度一致，且多个性能劣化参数已知的耐热钢部件的厚度为5-15mm。
6.根据权利要求1所述的耐热钢部件非线性超声波检测方法，其特征在于，步骤b中采用磁力套钻获取所述微试样(2)。
7.根据权利要求1所述的耐热钢部件非线性超声波检测方法，其特征在于，所述性能劣化参数包括持久强度、蠕变强度、析出物数量、时效时间、晶间腐蚀参数和金相和硬度中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的耐热钢部件非线性超声波检测方法，其特征在于，所述定量分析模型包括单变量分析模型和多变量分析模型。
9.根据权利要求1所述的耐热钢部件非线性超声波检测方法，其特征在于，所述耐热钢部件(1)具体为管道、阀门或螺栓。
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