CN111368432A - 离心铸造合金炉管的质量检测方法、存储介质和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心铸造合金炉管的质量检测方法，包括以下步骤：对新制的离心铸造合金炉管进行矫顽力原位检测，得到各离心铸造合金炉管的矫顽力数据；根据检测出的矫顽力数据，判断该批次炉管是否具有质量一致性；判断质量具有质量一致性的批次之间是否具有质量差异；对已判定质量存在差异的批次进行质量排序。本发明可对离心铸造合金炉管进行定量细化的质量检测，从而降低炉管的失效风险，延长加热炉的安全运行周期。

Description

离心铸造合金炉管的质量检测方法、存储介质和设备

技术领域

本发明涉及一种离心铸造合金炉管的质量检测方法、存储介质和设备，属于离心铸造合金炉管高温损伤质量检测领域。

背景技术

离心铸造合金炉管主要应用与石化工业高温加热炉，由于高温环境的影响，渗碳和蠕变损伤等高温损伤问题极为突出，往往引高温单元的开裂失效，目前为止，由于炉内的操作工况难以调整，因此应对高温损伤的主要控制方式是通过控制炉管的制造质量，从而达到预期的使用寿命，而检验炉管质量的主要手段为磁通量检测方法，该方法受环境因素影响较大，其量值的变化难以反映炉管质量的细微差别，因此主要用于炉管质量是否合格的批量检测需要，也正是因为如此即使被判定合格的炉管往往也存在较大的质量差异，导致部分炉管寿命仅为10000小时以下，为设计要求的1/10，严重影响高温加热炉的安全长周期运行。

发明内容

本发明是提供一种离心铸造合金炉管的质量检测方法，可对离心铸造合金炉管进行定量细化的质量检测，从而降低炉管的失效风险，延长加热炉的安全运行周期。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种离心铸造合金炉管的质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：对新制的离心铸造合金炉管进行矫顽力原位检测，得到各离心铸造合金炉管的矫顽力数据；根据检测出的矫顽力数据，判断该批次炉管是否具有质量一致性；判断质量具有质量一致性的批次之间是否具有质量差异；若所述批次之间存在质量差异，则对存在质量差异的批次进行质量排序。

进一步地，所述判断该批次炉管是否具有质量一致性的方法为t检验法，具体包括以下步骤：计算该批次各炉管矫顽力均值中的最大均值μ_i-max和最小均值μ_i-min，以及最大均值μ_i-max对应的标准偏差为σ_i-max和最小均值μ_i-min所对应的标准偏差σ_i-min；根据μ_i-max、μ_i-min、σ_i-max、σ_i-min，计算该批次新铸炉管的t分布计算值tc_i；响应于tc_i小于预设的临界参考值，则认为第i批次新铸炉管质量具有一致性。

进一步地，所述矫顽力的均值和标准偏差由公式(1)和(2)计算得到：

其中，d_ikj为第i批次第k根中的第j个矫顽力数据；k＝1，2，3......n，n为第i批次中的炉管数量，n为偶数；i＝1，2，3......u，u为新铸管的批次总数；j＝1，2，3......v，v为每组矫顽力数据的总数。

进一步地，所述t分布计算值tc_i由公式(3)计算得到：

进一步地，所述判断质量具有质量一致性的批次之间是否具有质量差异的方法为t检验法，具体包括以下步骤：计算两批次新铸炉管的判定系数tc_h-g；响应于判定系数大于等于阈值，则判定两批次新铸炉管存在明显质量差异。

进一步地，所述判定系数tc_h-g由公式(4)计算得到：

其中，其中p为第h批次测得矫顽力数据总量，q为第g批次测得矫顽力数据总量，第h批次和第g批次炉管矫顽力均值分别为μ_h和μ_g，对应地，第h批次和第g批次炉管矫顽力偏差分别为σ_h和σ_g。

进一步地，所述对已判定质量存在差异的批次进行质量排序包括以下步骤：计算排序系数，根据排序系数进行排序。

进一步地，所述排序系数由公式(5)计算得到：

r_f＝μ_f+1.28σ_f (5)

其中，r_f为第f个质量分类的排序系数，μ_f为第f个质量分类的矫顽力均值，σ_f为第f个质量分类的标准偏差。

本发明采用矫顽力此特征信号实现更加细致区分新铸高温炉管质量差异，并利用新铸炉管质量随矫顽力降低而变差的特性，结合数据分析算法实现新铸离心铸造合金炉管的精细化质量差异识别和质量优劣程度排序。

本发明还提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述的任一方法。

一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一指令。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种离心铸造合金炉管的质量检测方法的流程结构示意图；

图2为离心铸造合金炉管蠕变早期矫顽力特征信号示意图。

其中：1-1为离心铸造炉管早期渗碳阶段矫顽力特征信号变化规律；1-2为离心铸造炉管二次渗碳体大量弥散阶段矫顽力特征信号变化规律。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的实质，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的阐述。

对于新制造的合金炉管来说，制造过程中合金内奥氏体组织和气孔等孔洞类缺陷均会受到严格控制，且为保证炉管的强度等力学指标，炉管内的渗碳体也会受到较为严格的控制，不会出现大量弥散分布的二次渗碳体或晶界渗碳体粗化、溶解现象，因此影响材料质量的主要因素来自于少量且独立分布在晶内的二次渗碳体和晶界渗碳体粗化程度。根据炉管全寿命周期高温损伤的微观组织及其磁特征变化规律，可知在晶内出现少量二次渗碳体和晶界开始粗化，但晶界仍然呈现骨架状形态阶段，其磁特征信号(矫顽力)呈现随渗碳体程度增加而降低的变化规律，因此当矫顽力数据在采样数量足够大时，即可以通过合理的数据处理方法识别同一批次新制炉管内部，以及不同批次炉管之间是否存在质量差异，对于存在质量差异的炉管，依据矫顽力均值和偏差进行质量优劣程度排序，从而实现定量化、精细化的新制造离心铸造奥氏体合金炉管的质量检测，优化炉管的质量管理，降低炉管在使用周期内意外失效的风险。本发明实现了新制造离心铸造奥氏体合金炉管的质量精细化、定量化检测，从而优化了该类炉管的质量管理，降低了炉管在使用周期内意外失效的潜在风险。

如图1所示，本发明具体包括以下步骤：

步骤1：对新制的离心铸造合金炉管进行矫顽力原位检测。

对第i批次抽样新铸炉管，对抽样的第k根炉管每间隔长度L进行一组矫顽力测量，共获得n(n为偶数)根炉管的矫顽力测量数据，则第i批次第k根中的第j个矫顽力数据可以表示为d_ikj，其中k＝1，2，3......n，i＝1，2，3......u，u为新铸管的批次总数，j＝1，2，3......v，v为每组矫顽力数据的总数。

步骤2：根据检测出的矫顽力数据，判断该批次炉管是否具有质量一致性。

1)计算第i批次第k根矫顽力的均值μ_ik和标准偏差σ_ik，如式(1)和(2)所示：

2)计算出第i批次各炉管矫顽力均值中的最大均值μ_i-max和最小均值μ_i-min，如式(3)和(4)。最大和最小均值所对应的标准偏差分别为σ_i-max和σ_i-min。

μ_i-max＝max{μ_ik,k＝1,2,3,...,n} (3)

μ_i-min＝min{μ_ik,k＝1,2,3,...,n} (4)

3)判定第i批次新铸炉管质量是否具有一致性，将μ_i-max，μ_i-min，σ_i-max和σ_i-min代入式(5)，得出第i批次新铸炉管的t分布计算值tc_i，并取置信度为0.05，确定出临界参考值tcr_i。

若tc_i＜tcr_i，则认为第i批次新铸炉管质量具有一致性；若tc_i≥tcr_i则认为第i批次新铸炉管自身制造质量存在问题，并按照各炉管的矫顽力均值μ_ik，从高到低排序重新排序，然后将从第n/2+1到第n根炉管作为独立的一个批次编号为u+1，并认为第i批次新铸炉管自身制造质量存在问题。

4)对于筛查出来的质量具有一致性的批次进行重新编号，则重新统计新编号的第z批次新铸炉管矫顽力均值μ_z和标准偏差σ_z炉管，其计算公式分别如式(6)和(7)所示；

其中，d_zkj为第z批次第k根中的第j个矫顽力数据。

步骤3：采用t检验方法，判断质量具有一致性的批次之间是否具有质量差异。

1)采用t检验方法，计算第h批次和第g批次新铸炉管的判定系数tc_h-g。

其中，p为第h批次测得矫顽力数据总量，q为第g批次测得矫顽力数据总量，第h批次和第g批次炉管矫顽力均值分别为μ_h和μ_g，由公式(6)计算得到。对应地，第h批次和第g批次炉管矫顽力偏差分别为σ_h和σ_g，由公式(6)计算得到。

2)取置信度为0.05，确定出临界参考值tcr_h-g，若tc_h-g≥tcr_h-g，则判定第h批次和第g批次新铸炉管存在明显质量差异。

3)重复步骤1)和2)，直到所有批次的炉管均完成质量差异判定，并将无质量差异的炉管合为一个批次。

步骤4：对已判定质量存在差异的批次之间进行质量排序。

1)将具有质量差异批次的质量分类设为s个，则其中第f个质量分类的矫顽力均值μ_f和标准偏差σ_f，分别如式(9)和(10)所示，其中第l个矫顽力测量数据为d_l，m为第f个质量分类的矫顽力测量数据的总数；

2)计算第f个质量分类的排序系数r_f，如式(11)所示；

r_f＝μ_f+1.28σ_f (11)

3)重复步骤1和2，计算各个质量分类的质量排序系数。设第e个质量分类的质量排序系数为r_e，若r_f＞r_e，则认为第f个质量分类的炉管质量优于第e个质量分类的炉管质量。

步骤5，针对存在质量差异的各批次炉管，利用概率方法判定质量差异结论的可靠性，按照式(12)计算步骤3)中的第f个质量分类和第e个质量分类的质量排序可靠度系数tr_f-e。对应的，第f个质量分类的炉管和第e个质量分类的炉管的质量排序结果的可靠度Pr_f-e如式(13)所示，其中w为第e个质量分类的矫顽力测量数据的总数，μ_e为第e个质量分类的矫顽力均值，σ_e为第e个质量分类的矫顽力标准偏差，Pr_f-e()为t分布的概率函数；

Pr_f-e＝P_t(tr_f-e,w+z-2) (13)

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种离心铸造合金炉管的质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

对新制的离心铸造合金炉管进行矫顽力原位检测，得到各离心铸造合金炉管的矫顽力数据；

根据检测出的矫顽力数据，判断该批次炉管是否具有质量一致性；

判断质量具有质量一致性的批次之间是否具有质量差异；

若所述批次之间存在质量差异，则对存在质量差异的批次之间进行质量排序。

2.根据权利要求1所述离心铸造合金炉管的质量检测方法，其特征在于：所述判断该批次炉管是否具有质量一致性，具体包括以下步骤：

计算该批次各炉管矫顽力均值中的最大均值μ_i-max和最小均值μ_i-min，以及最大均值μ_i-max对应的标准偏差为σ_i-max和最小均值μ_i-min所对应的标准偏差σ_i-min；

根据μ_i-max、μ_i-min、σ_i-max和σ_i-min，计算该批次新铸炉管的t分布计算值tc_i；

响应于tc_i小于预设的临界参考值，则认为第i批次新铸炉管质量具有一致性。

3.根据权利要求2所述离心铸造合金炉管的质量检测方法，其特征在于：所述矫顽力的均值和标准偏差由公式(1)和(2)计算得到：

其中，d_ikj为第i批次第k根中的第j个矫顽力数据；k＝1，2，3......n，n为第i批次中的炉管数量，n为偶数；i＝1，2，3......u，u为新铸管的批次总数；j＝1，2，3......v，v为每组矫顽力数据的总数。

4.根据权利要求2所述离心铸造合金炉管的质量检测方法，其特征在于：所述t分布计算值tc_i由公式(3)计算得到：

5.根据权利要求1所述离心铸造合金炉管的质量检测方法，其特征在于：所述判断质量具有质量一致性的批次之间是否具有质量差异，具体包括以下步骤：

计算两批次新铸炉管的判定系数tc_h-g；

响应于判定系数大于等于阈值，则判定两批次新铸炉管存在明显质量差异。

6.根据权利要求5所述离心铸造合金炉管的质量检测方法，其特征在于：所述判定系数tc_h-g由公式(4)计算得到：

其中，其中p为第h批次测得矫顽力数据总量，q为第g批次测得矫顽力数据总量，第h批次和第g批次炉管矫顽力均值分别为μ_h和μ_g，对应地，第h批次和第g批次炉管矫顽力偏差分别为σ_h和σ_g。

7.根据权利要求1所述离心铸造合金炉管的质量检测方法，其特征在于：所述对存在质量差异的批次之间进行质量排序包括以下步骤：计算排序系数，根据排序系数进行排序。

8.根据权利要求7所述离心铸造合金炉管的质量检测方法，其特征在于：所述排序系数由公式(5)计算得到：

r_f＝μ_f+1.28σ_f (5)

其中，r_f为第f个质量分类的排序系数，μ_f为第f个质量分类的矫顽力均值，σ_f为第f个质量分类的标准偏差。

9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于：所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至8所述的方法中的任一方法。

10.一种计算设备，其特征在于：包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至8所述的方法中的任一方法的指令。

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