CN113176282A - 基于冷阴极x射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法 - Google Patents

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CN113176282A CN202110348335.2A CN202110348335A CN113176282A CN 113176282 A CN113176282 A CN 113176282A CN 202110348335 A CN202110348335 A CN 202110348335A CN 113176282 A CN113176282 A CN 113176282A
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Abstract

本发明公开了基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法，具体包括制作初始人工对比微试样，获取耐热钢部件性能劣化加速试验失效时间，制作冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样组，搭设冷阴极X射线数字成像测试系统，测试冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样组的加权平均透射线剂量率，绘制加权平均透射线剂量率－性能劣化损伤级别参考曲线，对待检测的耐热钢部件进行性能劣化损伤级别评定。本发明利用冷阴极X射线数字成像技术，得到处于不同损伤级别材料的加权平均透射线剂量率，绘制加权平均透射线剂量率－性能劣化损伤级别参考曲线，实现了对耐热钢部件材料损伤级别的分级评定。

Description

基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法
技术领域
本方法涉及耐热钢部件性能检测技术领域，更具体地说，涉及基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法。
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，其主要的损伤及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。
耐热钢材料在高温、高压运行时的蠕变损伤是与温度、应力和时间有关的现象，是材料的微观结构累积损伤变化过程。金属部件的高温蠕变等损伤是在一定的温度和持续应力作用下产生缓慢的蠕变变形，由此导致金属材料微观组织和宏观组织上的不连续性。常用的马氏体耐热钢在高温蠕变作用下，会引马氏体板条发生向亚晶结构的转变，位错密度大大降低，第二相颗粒粗化并聚集，部分合金元素由固溶态向化合态转移，同时析出新的合金相；珠光体耐热钢在蠕变损伤过程中材料中固溶合金元素会不断析出，碳化物的组分、形态、分布和浓度会发生变化，在晶界处碳化物会不断积聚，甚至会形成蠕变孔洞和蠕变裂纹等缺陷。
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；而且试验持续时间较长，检测不够便捷，效率也不高。
由上可知，耐热钢材料在高温、高压工况发生的损伤及性能劣化的结果是导致了材料的微观组织变化。而无论材料发生何种模式的微观组织变化，均可引起材料对透射X射线平均衰减系数的变化，从而导致X射线在底片(成像板)中的透射剂量率的变化。
因此，有必要开发一种基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别新型检测方法，建立材料损伤级别微观组织及性能变化与冷阴极X射线数字成像透射线平均剂量率的定量分析模型，以克服现有评价手段的弊端，方便、快捷的实现对耐热钢部件损伤级别检测与评定。
发明内容
针对现有的耐热钢部件性能劣化情况评估存在的不足，本发明提供了基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法。
本发明采用以下的技术方案：
基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法，包括以下步骤：
步骤1：制作初始人工对比微试样；
首先在未经使用的耐热钢部件余料上截取一段环形试样，然后采用磁力套钻工具在环形试样上周圈钻取初始人工对比微试样，制作5个同尺寸的初始人工对比微试样，编号为w1～w5；
步骤2：获取耐热钢部件性能劣化加速试验失效时间τ；
对w5号初始人工对比微试样通过高温拉伸试验机进行性能劣化加速试验，直至其断裂，记录持续时间即为失效时间τ；
步骤3：制作冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样组；
在相同试验环境下，对编号为w1～w4的四块初始人工对比微试样进行性能劣化加速试验，其中，w1号初始人工对比微试样的性能劣化加速试验时间为0.2τ，w2号初始人工对比微试样的性能劣化加速试验时间为0.4τ，w3号初始人工对比微试样的性能劣化加速试验时间为0.6τ，w4号初始人工对比微试样的性能劣化加速试验时间为0.8τ；
将完成性能劣化加速试验的w1～w5号初始人工对比微试样定义为冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样组，并重新编号为ws1～ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样，分别对应1～5级耐热钢部件材料性能劣化损伤级别；
步骤4：搭设冷阴极X射线数字成像测试系统；
所述冷阴极X射线数字成像测试系统包括冷阴极X射线源、非晶硒型数字成像板、控制器和上位机，冷阴极X射线源与控制器电连接，非晶硒型数字成像板与上位机电连接；
步骤5：测试冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样组的加权平均透射线剂量率；
利用极X射线数字成像测试系统依次测试ws1～ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率，分别对应值为[I1]、[I2]、[I3]、[I4]、[I5]；
步骤6：绘制加权平均透射线剂量率－性能劣化损伤级别参考曲线；
步骤7：对待检测的耐热钢部件进行性能劣化损伤级别评定。
优选地，所述环形试样的材质和厚度与待检测的耐热钢部件一致。
优选地，步骤2中进行性能劣化加速试验的试验环境是根据待检测的耐热钢部件实际工作参数选取的，其试验温度与待检测的耐热钢部件的实际工作温度相同。
优选地，所述冷阴极X射线源上设置有第一电源接口和第一信号接口，控制器上设置有第二电源接口和第二信号接口，第一电源接口与第二电源接口通过电源线相连接，第一信号接口与第二信号接口通过第一信号线相连接。
优选地，非晶硒型数字成像板与上位机通过第二信号线相连接。
优选地，步骤5具体包括：分别将ws1～ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样沿壁厚方向均分成多个片状微试样，对各个片状微试样进行X射线数字成像检测，得出来自不同深度位置的片状微试样的透射线平均剂量率参数，对不同深度位置的片状微试样的透射线平均剂量率参数设置不同的权重，得出ws1～ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样各自的加权平均透射线剂量率。
优选地，测试加权平均透射线剂量率的具体过程为：
将ws1号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的一个片状微试样设置在冷阴极X射线源与非晶硒型数字成像板之间，启动冷阴极X射线源，冷阴极X射线源发出X射线照射该片状微试样，X射线经过透照后能量产生衰减与散射，经非晶硒型数字成像板接收后将透照后的X射线能量转化成电信号传至上位机，上位机计算出该片状微试样的透射线剂量率；对ws1号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的每个片状微试样进行相同的操作，分别得出各个片状微试样的透射线剂量率，对透射线剂量率进行加权平均处理后，得出ws1号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I1]；
用同样的方法，依次测试出ws2号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I2]，ws3号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I3]，ws4号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I4]，ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I5]。
优选地，上位机计算透射线剂量率的过程为：
上位机对接收到的电信号处理为数字化透照底片，并对数字化透照底片进行裁剪处理，裁剪处理后的数字化透照底片进行平均黑度处理，得出平均黑度，即可得出透射线剂量率；
裁剪处理具体为：数字化透照底片的中心为圆心，数字化透照底片的半径的80％为裁剪外径进行裁剪，将数字化透照底片的边缘数据裁剪掉。
优选地，步骤6具体包括：
应用步骤5获得的加权平均透射线剂量率[I1]～[I5]及1～5级耐热钢部件材料性能劣化损伤级别，绘制加权平均透射线剂量率－性能劣化损伤级别参考曲线，曲线纵坐标为加权平均透射线剂量率，横坐标为性能劣化损伤级别。
优选地，步骤7具体包括：
采用磁力套钻工具在待检测的耐热钢部件上周圈钻取被测微试样，被测微试样的外径与初始人工对比微试样相同，将被测微试样沿壁厚方向均分成多个被测片状微试样；
将一个被测片状微试样设置在冷阴极X射线源与非晶硒型数字成像板之间，启动冷阴极X射线源，冷阴极X射线源发出X射线照射该被测片状微试样，X射线经过透照后能量产生衰减与散射，经非晶硒型数字成像板接收后将透照后的X射线能量转化成电信号传至上位机，上位机计算出该被测片状微试样的透射线剂量率；对被测微试样的每个被测片状微试样进行相同的操作，分别得出各个被测片状微试样的透射线剂量率，对透射线剂量率进行加权平均处理后，得出被测微试样的加权平均透射线剂量率[Is]；
查步骤6中绘制的加权平均透射线剂量率－性能劣化损伤级别参考曲线中被测微试样的加权平均透射线剂量率[Is]对应的耐热钢部件材料性能劣化损伤级别，即得出待检测的耐热钢部件的性能劣化损伤级别。
本发明具有的有益效果是：
本发明提供的基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法，利用冷阴极X射线数字成像技术，通过分层检测不同劣化程度的冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样组，并对采集的信号转化为数字信号并进行数据处理，得到处于不同损伤级别材料的加权平均透射线剂量率，开发加权平均透射线剂量率－性能劣化损伤级别参考曲线，实现了对耐热钢部件材料损伤级别的分级评定，可定量测定耐热钢部件的性能劣化及损伤程度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为采用磁力套钻工具在环形试样上周圈钻取初始人工对比微试样的示意图。
图2为初始人工对比微试样的示意图。
图3为片状微试样的示意图。
图4为冷阴极X射线数字成像测试系统工作示意图。
图5为加权平均透射线剂量率－性能劣化损伤级别参考曲线。
1.环形试样；2.初始人工对比微试样；3.片状微试样；4.冷阴极X射线源；5.非晶硒型数字成像板；6.控制器；7.上位机；8.第一电源接口；9.第一信号接口；10.第二电源接口；11.第二信号接口；12.电源线；13.第一信号线；14.第二信号线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“周向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
传统射线照相法原理是射线在穿透物体中会与物质发生相互作用，因吸收和散射而使其强度减弱，强度衰减程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中的穿越厚度。如果被透照的物体(试件)局部存在缺陷，且构成缺陷的物质的衰减系数又不同与试件，该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异。把化学胶片放在适当的位置使其在透过射线的作用下感光，经暗室处理后得到的底片。底片上各点的黑化程度取决于射线照射量，又称曝光量。由于缺陷部位和完好部位的透射射线强度不同，底片上响应部位就会出现黑度差异，即对比度，把底片放在观光灯上观看，可以看到由对比度构成的不同形状的影像，评片人员据此判断缺陷情况。
基于冷阴极X射线数字成像技术从检测原理与传统射线照相法无异，均是基于由于缺陷部位和完好部位的对比度不同来评价试件的内部质量，核心不同点是采用了数字成像板代替传统化学胶片曝光，所需曝光强度大大减少，并且可得到数字化曝光数据。冷阴极X射线源主要采用针叶树型碳纳米构造的冷阴极X射线管，检测时，使用控制与升压电路施加高压脉冲使其瞬间激发出X射线，无需预热。该系统配备先进的数字成像板结合图像信号处理等技术，做到即时拍片立刻成像，可快速获取X射线检测结果。典型冷阴极X射线数字成像检测系统由冷阴极X射线源、数字成像板(检出器)、控制器及平板电脑构成。目前数字成像板像素间距达到了微米级，和16位A/D转换，为接收信号进行数字处理提供了可能。基于此，冷阴极X射线数字成像技术有以下两点优势：
第一：由于采集的信号可转化为数字信号，进而可进行图像处理及数据处理，具有图像实时采集、分析处理功能。具备自动调窗、图像裁剪、一键优化等图像处理功能；具备尺寸测量、信噪比测量、双丝智能分析、管壁测量、腐蚀测量等图像测量分析功能。
第二：由于采用数字平板直接成像，在两次照射之间，不必更换胶片，仅需要几秒钟的数据采集，就可以观察到图像，检测速度和检测效率大大提高。
由前可知，耐热钢材料在高温、高压工况发生的损伤及性能劣化导致的结果是材料微观组织的变化。而材料的微观组织变化会引起透射X射线的散射，从而影响X射线在材料中的透射剂量率。
因此，利用冷阴极X射线数字成像技术的这两大优点，可以应用于材料的损伤级别检测，通过开发专用试块，采用特殊数据处理方法，对材料进行冷阴极X射线数字成像检测，建立材料损伤级别微观组织及性能变化与冷阴极X射线数字成像透射线平均剂量率的对应关系及定量分析模型，方便、快捷的实现材料损伤级别的检测与评价。
结合图1至图5，基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法，包括以下步骤：
步骤1：制作初始人工对比微试样；
首先在未经使用的耐热钢部件余料上截取一段环形试样1，环形试样的材质和厚度与待检测的耐热钢部件一致。
然后采用磁力套钻工具在环形试样上周圈钻取初始人工对比微试样2，其沿轴向的长度与被检测的耐热钢部件的厚度相等。
制作5个同尺寸的初始人工对比微试样，编号为w1～w5。
步骤2：获取耐热钢部件性能劣化加速试验失效时间τ；
对w5号初始人工对比微试样通过高温拉伸试验机进行性能劣化加速试验，直至其断裂，记录持续时间即为失效时间τ。
性能劣化加速试验参照GB/T 228.2-2015试验方法。
进行性能劣化加速试验的试验环境是根据待检测的耐热钢部件实际工作参数选取的，其试验温度与待检测的耐热钢部件的实际工作温度相同，其试验拉力可10倍于材料实际承载。如对于亚临界机组，耐热钢部件性能劣化加速试验参数可选试验拉力为170Mpa及试验温度为540℃。
步骤3：制作冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样组；
在相同试验环境下，对编号为w1～w4的四块初始人工对比微试样进行性能劣化加速试验，其中，w1号初始人工对比微试样的性能劣化加速试验时间为0.2τ，w2号初始人工对比微试样的性能劣化加速试验时间为0.4τ，w3号初始人工对比微试样的性能劣化加速试验时间为0.6τ，w4号初始人工对比微试样的性能劣化加速试验时间为0.8τ。
将完成性能劣化加速试验的w1～w5号初始人工对比微试样定义为冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样组，并重新编号为ws1～ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样，分别对应1～5级耐热钢部件材料性能劣化损伤级别。
步骤4：搭设冷阴极X射线数字成像测试系统；
冷阴极X射线数字成像测试系统包括冷阴极X射线源4、非晶硒型数字成像板5、控制器6和上位机7，冷阴极X射线源与控制器电连接，非晶硒型数字成像板与上位机电连接。
具体的，冷阴极X射线源上设置有第一电源接口8和第一信号接口9，控制器上设置有第二电源接口10和第二信号接口11，第一电源接口与第二电源接口通过电源线12相连接，第一信号接口与第二信号接口通过第一信号线13相连接。
非晶硒型数字成像板与上位机通过第二信号线14相连接。
目前数字成像板像素间距均达到了微米级，和16位A/D转换，为接收信号进行数字处理提供了可能。
由于数字成像板(检出器)的质量直接影响数字成像系统的极限分辨率和灵敏度，目前存在的数字成像板有碘化铯/非晶硅型和非晶硒型。
碘化铯/非晶硅型是采用先进的碘化铯荧光材料与非晶硅平板直接耦合的技术。其原理是X线先经荧光介质材料转换成可见光，再由光敏元件将可见光信号转换成电信号，最后将模拟电信号经A/D转换成数字信号。而非晶硒型成像原理是X射线撞击硒层，硒层直接将X射线转化成电信号。
本方法要求对采集数据进行数字直接采集与处理，因此本方法选用直接成像的非晶硒型数字成像板。
上位机可显示成像，可对曝光数据进行加权平均处理。
步骤5：测试冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样组的加权平均透射线剂量率；
利用极X射线数字成像测试系统依次测试ws1～ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率，分别对应值为[I1]、[I2]、[I3]、[I4]、[I5]。
具体包括：
分别将ws1～ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样沿壁厚方向均分成多个片状微试样3，对各个片状微试样进行X射线数字成像检测，得出来自不同深度位置的片状微试样的透射线平均剂量率参数，对不同深度位置的片状微试样的透射线平均剂量率参数设置不同的权重，权重应按照不同深度位置的材料承受应力水平来确定，得出ws1～ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样各自的加权平均透射线剂量率。
其中，ws5冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样进行片状微试样切分时，舍弃断裂及缩颈部位。
将ws1号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的一个片状微试样设置在冷阴极X射线源与非晶硒型数字成像板之间，启动冷阴极X射线源，调整曝光参数，冷阴极X射线源发出X射线照射该片状微试样，在片状微试样中发生光电效应、康普顿效应、电子对效应等相互作用，X射线经过透照后能量产生衰减与散射，经非晶硒型数字成像板接收后将透照后的X射线能量转化成电信号传至上位机，上位机计算出该片状微试样的透射线剂量率。
由于曝光参数、试样厚度等外部条件均相同，各片状微试样的透射线剂量率只与其微观组织及内在性能有关，即建立透射线剂量率与损伤劣化级别的单值对应关系。
对ws1号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的每个片状微试样进行相同的操作，分别得出各个片状微试样的透射线剂量率，对透射线剂量率进行加权平均处理后，得出ws1号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I1]。
用同样的方法，依次测试出ws2号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I2]，ws3号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I3]，ws4号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I4]，ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I5]。
上位机计算透射线剂量率的过程为：
上位机对接收到的电信号处理为数字化透照底片，并对数字化透照底片进行裁剪处理，消除边蚀效应影响，裁剪处理后的数字化透照底片进行平均黑度处理，得出平均黑度，即可得出透射线剂量率；
裁剪处理具体为：数字化透照底片的中心为圆心，数字化透照底片的半径的80％为裁剪外径进行裁剪，将影响测试结果的数字化透照底片的边缘数据裁剪掉。
步骤6：绘制加权平均透射线剂量率－性能劣化损伤级别参考曲线；
具体包括：
应用步骤5获得的加权平均透射线剂量率[I1]～[I5]及1～5级耐热钢部件材料性能劣化损伤级别，绘制加权平均透射线剂量率－性能劣化损伤级别参考曲线，如图5，曲线纵坐标为加权平均透射线剂量率，横坐标为性能劣化损伤级别。
步骤7：对待检测的耐热钢部件进行性能劣化损伤级别评定。
具体包括：
采用磁力套钻工具在待检测的耐热钢部件上周圈钻取被测微试样，被测微试样的外径与初始人工对比微试样相同，将被测微试样沿壁厚方向均分成多个被测片状微试样；
将一个被测片状微试样设置在冷阴极X射线源与非晶硒型数字成像板之间，启动冷阴极X射线源，冷阴极X射线源发出X射线照射该被测片状微试样，X射线经过透照后能量产生衰减与散射，经非晶硒型数字成像板接收后将透照后的X射线能量转化成电信号传至上位机，上位机计算出该被测片状微试样的透射线剂量率；对被测微试样的每个被测片状微试样进行相同的操作，分别得出各个被测片状微试样的透射线剂量率，对透射线剂量率进行加权平均处理后，得出被测微试样的加权平均透射线剂量率[Is]；
查步骤6中绘制的加权平均透射线剂量率－性能劣化损伤级别参考曲线中被测微试样的加权平均透射线剂量率[Is]对应的耐热钢部件材料性能劣化损伤级别，即得出待检测的耐热钢部件的性能劣化损伤级别。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：制作初始人工对比微试样；
首先在未经使用的耐热钢部件余料上截取一段环形试样，然后采用磁力套钻工具在环形试样上周圈钻取初始人工对比微试样，制作5个同尺寸的初始人工对比微试样，编号为w1～w5；
步骤2：获取耐热钢部件性能劣化加速试验失效时间τ；
对w5号初始人工对比微试样通过高温拉伸试验机进行性能劣化加速试验，直至其断裂，记录持续时间即为失效时间τ；
步骤3：制作冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样组；
在相同试验环境下，对编号为w1～w4的四块初始人工对比微试样进行性能劣化加速试验，其中，w1号初始人工对比微试样的性能劣化加速试验时间为0.2τ，w2号初始人工对比微试样的性能劣化加速试验时间为0.4τ，w3号初始人工对比微试样的性能劣化加速试验时间为0.6τ，w4号初始人工对比微试样的性能劣化加速试验时间为0.8τ；
将完成性能劣化加速试验的w1～w5号初始人工对比微试样定义为冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样组，并重新编号为ws1～ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样，分别对应1～5级耐热钢部件材料性能劣化损伤级别；
步骤4：搭设冷阴极X射线数字成像测试系统；
所述冷阴极X射线数字成像测试系统包括冷阴极X射线源、非晶硒型数字成像板、控制器和上位机，冷阴极X射线源与控制器电连接，非晶硒型数字成像板与上位机电连接；
步骤5：测试冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样组的加权平均透射线剂量率；
利用极X射线数字成像测试系统依次测试ws1～ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率，分别对应值为[I1]、[I2]、[I3]、[I4]、[I5]；
步骤6：绘制加权平均透射线剂量率－性能劣化损伤级别参考曲线；
步骤7：对待检测的耐热钢部件进行性能劣化损伤级别评定。
2.根据权利要求1所述的基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法，其特征在于，所述环形试样的材质和厚度与待检测的耐热钢部件一致。
3.根据权利要求1所述的基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法，其特征在于，步骤2中进行性能劣化加速试验的试验环境是根据待检测的耐热钢部件实际工作参数选取的，其试验温度与待检测的耐热钢部件的实际工作温度相同。
4.根据权利要求1所述的基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法，其特征在于，所述冷阴极X射线源上设置有第一电源接口和第一信号接口，控制器上设置有第二电源接口和第二信号接口，第一电源接口与第二电源接口通过电源线相连接，第一信号接口与第二信号接口通过第一信号线相连接。
5.根据权利要求1所述的基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法，其特征在于，非晶硒型数字成像板与上位机通过第二信号线相连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法，其特征在于，步骤5具体包括：分别将ws1～ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样沿壁厚方向均分成多个片状微试样，对各个片状微试样进行X射线数字成像检测，得出来自不同深度位置的片状微试样的透射线平均剂量率参数，对不同深度位置的片状微试样的透射线平均剂量率参数设置不同的权重，得出ws1～ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样各自的加权平均透射线剂量率。
7.根据权利要求6所述的一种基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法，其特征在于，测试加权平均透射线剂量率的具体过程为：
将ws1号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的一个片状微试样设置在冷阴极X射线源与非晶硒型数字成像板之间，启动冷阴极X射线源，冷阴极X射线源发出X射线照射该片状微试样，X射线经过透照后能量产生衰减与散射，经非晶硒型数字成像板接收后将透照后的X射线能量转化成电信号传至上位机，上位机计算出该片状微试样的透射线剂量率；对ws1号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的每个片状微试样进行相同的操作，分别得出各个片状微试样的透射线剂量率，对透射线剂量率进行加权平均处理后，得出ws1号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I1]；
用同样的方法，依次测试出ws2号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I2]，ws3号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I3]，ws4号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I4]，ws5号冷阴极X射线数字成像损伤级别检测用人工对比微试样的加权平均透射线剂量率[I5]。
8.根据权利要求7所述的一种基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法，其特征在于，上位机计算透射线剂量率的过程为：
上位机对接收到的电信号处理为数字化透照底片，并对数字化透照底片进行裁剪处理，裁剪处理后的数字化透照底片进行平均黑度处理，得出平均黑度，即可得出透射线剂量率；
裁剪处理具体为：数字化透照底片的中心为圆心，数字化透照底片的半径的80％为裁剪外径进行裁剪，将数字化透照底片的边缘数据裁剪掉。
9.根据权利要求1所述的一种基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法，其特征在于，步骤6具体包括：
应用步骤5获得的加权平均透射线剂量率[I1]～[I5]及1～5级耐热钢部件材料性能劣化损伤级别，绘制加权平均透射线剂量率－性能劣化损伤级别参考曲线，曲线纵坐标为加权平均透射线剂量率，横坐标为性能劣化损伤级别。
10.根据权利要求1所述的一种基于冷阴极X射线数字成像技术的材料损伤级别检测方法，其特征在于，步骤7具体包括：
采用磁力套钻工具在待检测的耐热钢部件上周圈钻取被测微试样，被测微试样的外径与初始人工对比微试样相同，将被测微试样沿壁厚方向均分成多个被测片状微试样；
将一个被测片状微试样设置在冷阴极X射线源与非晶硒型数字成像板之间，启动冷阴极X射线源，冷阴极X射线源发出X射线照射该被测片状微试样，X射线经过透照后能量产生衰减与散射，经非晶硒型数字成像板接收后将透照后的X射线能量转化成电信号传至上位机，上位机计算出该被测片状微试样的透射线剂量率；对被测微试样的每个被测片状微试样进行相同的操作，分别得出各个被测片状微试样的透射线剂量率，对透射线剂量率进行加权平均处理后，得出被测微试样的加权平均透射线剂量率[Is]；
查步骤6中绘制的加权平均透射线剂量率－性能劣化损伤级别参考曲线中被测微试样的加权平均透射线剂量率[Is]对应的耐热钢部件材料性能劣化损伤级别，即得出待检测的耐热钢部件的性能劣化损伤级别。
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