CN110083857B - 奥氏体耐热钢磁性转变及氧化皮寿命评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种奥氏体耐热钢磁性转变及氧化皮寿命评估方法，包括数据采集：实时对服役的奥氏体耐热钢的磁性以及氧化皮厚度进行检测，获取磁性变化以及氧化皮厚度变化数据；失效检测：奥氏体耐热钢失效时进行失效磁性以及氧化皮厚度进行检测，获取磁性阈值以及氧化皮厚度阈值；拟合分析：根据奥氏体耐热钢的磁性变化以及氧化皮厚度变化数据进行拟合分析，获取磁性与氧化皮厚度在时间轴上的拟合关系曲线；寿命评估：检测服役中的奥氏体耐热钢的磁性强度确定其对应的时间点，寿命阈值时间点减去已服役时间点即为奥氏体耐热钢的剩余寿命，本发明设计合理，降低了奥氏体耐热钢在使用过程中发生爆管的风险，保证了奥氏体耐热钢的正常使用。
Description
技术领域
本发明涉及火电设备技术领域，尤其涉及一种奥氏体耐热钢磁性转变及氧化皮寿命评估方法。
背景技术
奥氏体耐热钢(如TP347、TP347和HR3C等)因具有更高的高温持久强度、许用应力和更好的抗氧化性能，常被应用于核电厂和火力发电厂服役温度更高的部件。当部件中存在裂纹等缺陷时，可以采用射线、超声波等方法进行无损检测。为提高部件的安全性,常需要对材质在裂纹萌生之前的老化程度进行检测。在实际服役机组中奥氏体耐热钢的氧化皮带来的潜在危险依然是奥氏体耐热钢爆管的主要原因之一。
发电设备常用的奥氏体耐热钢如TP347、TP347H和HR3C等,属于亚稳定的奥氏体钢(因其含有的奥氏体稳定化元素较少),具有顺磁性。伴随着材质劣化和蠕变损伤,奥氏体会转变为马氏体(α′)而呈现出较强的铁磁性。磁性是对材料显微组织变化较敏感的物理性能,且磁性的强弱与马氏体的转变量及材质劣化程度有较好的对应关系。
我国现有超超临界燃煤机组奥氏体耐热钢存在的磁性转变以及/或者由此产生的氧化皮等问题，并且在役过程中其高温性能逐渐下降，影响机组的服役寿命，并造成严重的安全隐患。通过广泛的现场调研和深入分析，发现其根本原因在于我国尚未对超超临界燃煤机组奥氏体耐热钢磁性转变机理及由此带来的劣化性能开展深入的研究，虽然对氧化皮开展了大量的研究，但是磁性转变与氧化皮产生规律以及奥氏体耐热钢劣化规律认识不清、机理缺失，缺乏相关的监控技术和有效准则。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种奥氏体耐热钢磁性转变及氧化皮寿命评估方法，能够全面地对奥氏体耐热钢的寿命进行评估，降低奥氏体耐热钢在使用过程中发生爆管的风险，保证奥氏体耐热钢的正常使用。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：一种奥氏体耐热钢磁性转变及氧化皮寿命评估方法，包括如下步骤：
S100、数据采集：在奥氏体耐热钢服役过程中，实时对奥氏体耐热钢的磁性以及氧化皮厚度进行检测，获取奥氏体耐热钢磁性变化数据以及氧化皮厚度变化数据；
S200、失效检测：持续对奥氏体耐热钢进行监测直至奥氏体耐热钢失效，此时进行奥氏体耐热钢的失效磁性以及氧化皮厚度进行检测，获取奥氏体耐热钢失效时的磁性阈值以及氧化皮厚度阈值；
S300、拟合分析：根据奥氏体耐热钢的磁性变化数据以及氧化皮厚度变化数据进行拟合分析，获取奥氏体耐热钢磁性与氧化皮厚度在时间轴上的拟合关系曲线；
S400、寿命评估：检测服役中的奥氏体耐热钢的磁性强度并在拟合关系曲线上确定其对应的时间点，寿命阈值时间点减去已服役时间点即为奥氏体耐热钢的剩余寿命。
优选地，上述奥氏体耐热钢磁性转变及氧化皮寿命评估方法中，步骤S100中，奥氏体耐热钢磁性变化数据与氧化皮厚度变化数据采取同步检测采集，获取奥氏体耐热钢磁性与的氧化皮厚度随时间变化的数据对。
优选地，上述奥氏体耐热钢磁性转变及氧化皮寿命评估方法中，步骤S100中的奥氏体耐热钢的磁性采用振动样品强磁计进行检测，奥氏体耐热钢的氧化皮厚度采用超声波测厚仪进行检测。
优选地，上述奥氏体耐热钢磁性转变及氧化皮寿命评估方法中，步骤S200中奥氏体耐热钢的失效状态为奥氏体耐热钢发生爆裂。
优选地，上述奥氏体耐热钢磁性转变及氧化皮寿命评估方法中，步骤S300中的拟合关系曲线的建立方法包括如下步骤：
S301、根据奥氏体耐热钢磁性以及氧化皮厚度的数据对在平面直角坐标系内进行离散点的绘制；
S302、根据直角坐标系内磁性与氧化皮厚度数据的散点分布选取合适曲线进行散点的平滑连接，使得散点均匀分布在曲线两侧；
S303、将奥氏体耐热钢磁性与氧化皮厚度的变化关系曲线放入到对应时间轴上，获取奥氏体耐热钢磁性与氧化皮厚度在时间轴上的拟合关系曲线。
优选地，上述奥氏体耐热钢磁性转变及氧化皮寿命评估方法中，步骤S400中寿命阈值时间点为磁性阈值对应时间点和氧化皮厚度阈值对应时间点中的较小值。
优选地，上述奥氏体耐热钢磁性转变及氧化皮寿命评估方法中，步骤S400中也可通过氧化皮厚度进行奥氏体耐热钢已服役时间点的确定。
本发明的有益效果是：
本发明提供的寿命评估方法设计合理，利用奥氏体耐热管的磁性与氧化厚度之间的拟合曲线关系进行奥氏体耐热管的寿命评估，避免了单一影响因素评估寿命所带来的偶然性，提升了奥氏体耐热管寿命评估的准确性，大大降低了奥氏体耐热管发生爆管的风险，保证了奥氏体耐热管的正常工作。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的寿命评估方法流程图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本实施例为一种奥氏体耐热钢磁性转变及氧化皮寿命评估方法，包括如下步骤：
S100、数据采集：在奥氏体耐热钢服役过程中，通过振动样品强磁计和超声波测厚仪实时对奥氏体耐热钢的磁性以及氧化皮厚度进行检测，获取奥氏体耐热钢磁性变化数据以及氧化皮厚度变化数据，其中奥氏体耐热钢磁性变化数据与氧化皮厚度变化数据采取同步检测采集，获取奥氏体耐热钢磁性与的氧化皮厚度随时间变化的数据对；
S200、失效检测：持续对奥氏体耐热钢进行监测直至奥氏体耐热钢失效，此时进行奥氏体耐热钢的失效磁性以及氧化皮厚度进行检测，获取奥氏体耐热钢失效时的磁性阈值以及氧化皮厚度阈值，其中奥氏体耐热钢的失效状态为奥氏体耐热钢发生爆裂；
S300、拟合分析：根据奥氏体耐热钢的磁性变化数据以及氧化皮厚度变化数据进行拟合分析，获取奥氏体耐热钢磁性与氧化皮厚度在时间轴上的拟合关系曲线。其中拟合关系曲线的具体建立方法为：首先根据奥氏体耐热钢磁性以及氧化皮厚度的数据对在平面直角坐标系内进行离散点的绘制；然后根据直角坐标系内磁性与氧化皮厚度数据的散点分布选取合适曲线进行散点的平滑连接，使得散点均匀分布在曲线两侧；最后将奥氏体耐热钢磁性与氧化皮厚度的变化关系曲线放入到对应时间轴上，获取奥氏体耐热钢磁性与氧化皮厚度在时间轴上的拟合关系曲线
S400、寿命评估：检测服役中的奥氏体耐热钢的磁性强度或氧化皮厚度并在拟合关系曲线上确定其对应的时间点，寿命阈值时间点减去已服役时间点即为奥氏体耐热钢的剩余寿命，其中寿命阈值时间点为磁性阈值对应时间点和氧化皮厚度阈值对应时间点中的较小值。
本发明提供的寿命评估方法设计合理，利用奥氏体耐热管的磁性与氧化厚度之间的拟合曲线关系进行奥氏体耐热管的寿命评估，避免了单一影响因素评估寿命所带来的偶然性，提升了奥氏体耐热管寿命评估的准确性，大大降低了奥氏体耐热管发生爆管的风险，保证了奥氏体耐热管的正常工作。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (1)
1.一种奥氏体耐热钢磁性转变及氧化皮寿命评估方法，其特征在于：包括如下步骤：
S100、数据采集：在奥氏体耐热钢服役过程中，实时对奥氏体耐热钢的磁性以及氧化皮厚度进行检测，获取奥氏体耐热钢磁性变化数据以及氧化皮厚度变化数据；
S200、失效检测：持续对奥氏体耐热钢进行监测直至奥氏体耐热钢失效，此时进行奥氏体耐热钢的失效磁性以及氧化皮厚度进行检测，获取奥氏体耐热钢失效时的磁性阈值以及氧化皮厚度阈值；
S300、拟合分析：根据奥氏体耐热钢的磁性变化数据以及氧化皮厚度变化数据进行拟合分析，获取奥氏体耐热钢磁性与氧化皮厚度在时间轴上的拟合关系曲线；
S400、寿命评估：检测服役中的奥氏体耐热钢的磁性强度并在拟合关系曲线上确定其对应的时间点，寿命阈值时间点减去已服役时间点即为奥氏体耐热钢的剩余寿命；
步骤S100中，奥氏体耐热钢磁性变化数据与氧化皮厚度变化数据采取同步检测采集，获取奥氏体耐热钢磁性与的氧化皮厚度随时间变化的数据对；
步骤S100中的奥氏体耐热钢的磁性采用振动样品强磁计进行检测，奥氏体耐热钢的氧化皮厚度采用超声波测厚仪进行检测；
步骤S200中奥氏体耐热钢的失效状态为奥氏体耐热钢发生爆裂；
步骤S300中的拟合关系曲线的建立方法包括如下步骤：
S301、根据奥氏体耐热钢磁性以及氧化皮厚度的数据对在平面直角坐标系内进行离散点的绘制；
S302、根据直角坐标系内磁性与氧化皮厚度数据的散点分布进行散点的平滑连接，使得散点均匀分布在曲线两侧；
S303、将奥氏体耐热钢磁性与氧化皮厚度的变化关系曲线放入到对应时间轴上，获取奥氏体耐热钢磁性与氧化皮厚度在时间轴上的拟合关系曲线；
步骤S400中寿命阈值时间点为磁性阈值对应时间点和氧化皮厚度阈值对应时间点中的较小值；
步骤S400中通过氧化皮厚度进行奥氏体耐热钢已服役时间点的确定。
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