CN115718061A - 一种耐热钢材料腐蚀层评价方法、系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种耐热钢材料腐蚀层评价方法、系统及设备，涉及耐热钢材料腐蚀层评价领域。该方法包括基于动态超临界CO2腐蚀实验平台，利用不同试验参数对超临界CO2环境下的耐热钢材料进行腐蚀正交试验，确定所述耐热钢材料的腐蚀层表征；分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态；利用超临界测量CO2腐蚀系统对所述超临界CO2环境下的耐热钢材料进行测量，确定腐蚀层厚度以及当量温度；根据所述腐蚀层厚度以及所述当量温度确定所述耐热钢材料的剩余寿命；根据所述腐蚀状态以及所述剩余寿命确定所述腐蚀层的当前等级。本发明能够确定超临界CO2环境下耐热钢材料腐蚀层的当前等级，填补行业空白，提高了耐热钢材料的产品性能。
Description
技术领域
本发明涉及耐热钢材料腐蚀层评价领域，特别是涉及一种耐热钢材料腐蚀层评价方法、系统及设备。
背景技术
未来电力系统将从化石能源主导进入可再生能源与化石能源共存的多源化模式。因此，新型高效灵活火力发电技术是今后重要的技术研究/产业引导方向。超临界CO2循环系统发电效率可比同参数蒸汽循环提高3％～5％，可实现热电完全解耦，且系统结构简单紧凑，灵活性更强，能满足与间歇性可再生能源配合发电的调峰需求。该技术正被以美国为首的多个国家进行研发，以提高国家未来能源工业竞争力。
超临界CO2循环发电系统具有如下优点：(1)系统更高效。采用布雷顿循环体系，超临界CO2布雷顿循环系统在工质温度620℃时，能达到蒸汽朗肯循环700℃的机组效率。在30MPa、700℃的工质参数下，超临界CO2布雷顿循环系统效率要高5％；(2)系统更紧凑。超临界CO2循环系统工质的临界点温度比较低，可以直接作为单相介质在系统循环，由于工质密度高，功率密度大，系统紧凑；(3)系统更灵活。采用单相循环，更灵活，具有更好的快速深度调峰能力。单相循环负荷变化时，工质物理特性变化相对较小，对设备的影响较小，系统具有更高的快速负荷调节能力；(4)工质腐蚀性低，系统更安全高效。超临界CO2流体性质不活泼、腐蚀性低。超临界CO2环境下，镍基合金应力腐蚀敏感性弱一些，在实现700℃机组方面比以水为介质的锅炉更具有优势，可能率先取得突破，更有望实现该参数。
由于工质与传统蒸汽锅炉差异巨大，超临界CO2会形成单质碳向材料内部扩散并与抗腐蚀性能元素铬结合形成碳化层。腐蚀—碳化耦合作用不仅会抑制富铬氧化物的形成，降低材料抗腐蚀性能；还会削弱耐热钢基体与腐蚀层之间的结合力，使腐蚀层易于剥落，进一步加速材料腐蚀；同时也可能降低材料冲击韧性和高温蠕变强度，增加其应力腐蚀开裂敏感性。因此，探明碳化层中碳化物含量、结构、分布特征及其对腐蚀层结合力的影响规律是亟待解决的关键科学问题之一。通过研究超临界CO2环境下典型耐热钢材料的腐蚀—碳化耦合作用过程，揭示腐蚀层的形成、生长和剥落机制，建立超临界CO2环境下耐热钢材料腐蚀层综合评价方法，具有重要的科学意义和工程应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐热钢材料腐蚀层评价方法、系统及设备，以确定超临界CO2环境下耐热钢材料腐蚀层的当前等级。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种耐热钢材料腐蚀层评价方法，包括：
基于动态超临界CO2腐蚀实验平台，利用不同试验参数对超临界CO2环境下的耐热钢材料进行腐蚀正交试验，确定所述耐热钢材料的腐蚀层表征；所述腐蚀表征包括腐蚀增重、表面形貌、截面形貌、表面粗糙度、腐蚀产物相结构、碳元素含量以及碳元素沿腐蚀层厚度方向分布；所述试验参数包括温度、压力和时间；
分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态；所述腐蚀状态包括腐蚀层生长速率、腐蚀形貌特征、腐蚀演变机制以及抗脱落性能；
利用超临界测量CO2腐蚀系统对所述超临界CO2环境下的耐热钢材料进行测量，确定腐蚀层厚度以及当量温度；
根据所述腐蚀层厚度以及所述当量温度确定所述耐热钢材料的剩余寿命；
根据所述腐蚀状态以及所述剩余寿命确定所述腐蚀层的当前等级；所述当前等级包括优秀、良好、中等、基本合格以及不合格。
可选的，所述分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态，具体包括：
获取不同试验参数下所述超临界CO2环境下的耐热钢材料的腐蚀增重；
拟合不同的腐蚀增重，生成增重曲线；
对所述腐蚀层进行动力学分析，根据所述增重曲线确定所述腐蚀层的生长速率。
可选的，所述分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态，具体包括：
利用场发射电子扫描显微镜确定所述腐蚀层的表面形貌；
利用电子探针显微分析仪确定所述腐蚀层的截面形貌；
利用原子力显微镜确定所述腐蚀层的表面粗糙度；
对所述表面形貌、所述截面形貌以及所述表面粗糙度进行表界面分析，确定所述腐蚀层的腐蚀形貌特征。
可选的，所述分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态，具体包括：
利用X射线衍射检测不同试验参数下所述腐蚀层表面的物相组成；
利用X射线光电子能谱检测不同试验参数下所述腐蚀层表面的元素组成；所述元素组成包括元素化学价态和电子态；
根据所述物相组成以及所述元素组成绘制衍射图谱；
对比所述衍射图谱以及标准物质卡片，基于腐蚀热力学分析，确定腐蚀演变机制。
可选的，所述分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态，具体包括：
根据所述碳元素含量以及所述碳元素沿腐蚀层厚度方向分布进行碳化层分析，确定抗脱落性能。
可选的，所述根据所述腐蚀层厚度以及所述当量温度确定所述耐热钢材料的剩余寿命，具体包括：
利用公式T(C+lgτ)＝P(σ)确定所述耐热钢材料的剩余寿命；其中，τ为蠕变断裂时间，即剩余寿命；T为当量温度；C为材料常数；P为所述耐热钢材料的额定工作压力；σ为应力。
可选的，所述根据所述腐蚀状态以及所述剩余寿命确定所述腐蚀层的当前等级，具体包括：
获取腐蚀层评价等级；
根据所述腐蚀状态以及所述剩余寿命构建影响因素集合；
确定所述影响因素集合中的单因素对所述腐蚀层评价等级的隶属度；
根据每个所述单因素的隶属度确定单因素评价集；
根据所述单因素评价集确定评价矩阵；
根据所述评价矩阵确定所述腐蚀层的当前等级。
一种耐热钢材料腐蚀层评价系统，包括：
腐蚀层表征确定模块，用于基于动态超临界CO2腐蚀实验平台，利用不同试验参数对超临界CO2环境下的耐热钢材料进行腐蚀正交试验，确定所述耐热钢材料的腐蚀层表征；所述腐蚀表征包括腐蚀增重、表面形貌、截面形貌、表面粗糙度、腐蚀产物相结构、碳元素含量以及碳元素沿腐蚀层厚度方向分布；所述试验参数包括温度、压力和时间；
腐蚀状态确定模块，用于分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态；所述腐蚀状态包括腐蚀层生长速率、腐蚀形貌特征、腐蚀演变机制以及抗脱落性能；
腐蚀层厚度以及当量温度确定模块，用于利用超临界测量CO2腐蚀系统对所述超临界CO2环境下的耐热钢材料进行测量，确定腐蚀层厚度以及当量温度；
剩余寿命确定模块，用于根据所述腐蚀层厚度以及所述当量温度确定所述耐热钢材料的剩余寿命；
当前等级确定模块，用于根据所述腐蚀状态以及所述剩余寿命确定所述腐蚀层的当前等级；所述当前等级包括优秀、良好、中等、基本合格以及不合格。
一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述所述的耐热钢材料腐蚀层评价方法。
一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的耐热钢材料腐蚀层评价方法。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种耐热钢材料腐蚀层评价方法、系统及设备，利用不同试验参数对超临界CO2环境下的耐热钢材料进行腐蚀正交试验，确定所述耐热钢材料的腐蚀层表征进而得到腐蚀状态，并现场测量腐蚀层的厚度及当量温度，确定剩余寿命，从而根据腐蚀状态以及剩余寿命确定超临界CO2环境下耐热钢材料腐蚀层的当前等级，填补行业空白，且基于该当前等级，判断出耐热钢材料当前是否能够继续使用，从而提高了耐热钢材料的产品性能。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的耐热钢材料腐蚀层评价方法流程图；
图2为本发明所提供的耐热钢材料腐蚀层评价方法架构图；
图3为动态超临界CO2腐蚀系统PID示意图。
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。
本发明的目的是提供一种耐热钢材料腐蚀层评价方法、系统及设备，能够确定超临界CO2环境下耐热钢材料腐蚀层的当前等级，填补行业空白，且提高了耐热钢材料的产品性能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
图1为本发明所提供的耐热钢材料腐蚀层评价方法流程图，图2为本发明所提供的耐热钢材料腐蚀层评价方法架构图，如图1-图2所示，一种耐热钢材料腐蚀层评价方法，包括：
步骤101：基于动态超临界CO2腐蚀实验平台，利用不同试验参数对超临界CO2环境下的耐热钢材料进行腐蚀正交试验，确定所述耐热钢材料的腐蚀层表征；所述腐蚀表征包括腐蚀增重、表面形貌、截面形貌、表面粗糙度、腐蚀产物相结构、碳元素含量以及碳元素沿腐蚀层厚度方向分布；所述试验参数包括温度、压力和时间。
步骤102：分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态；所述腐蚀状态包括腐蚀层生长速率、腐蚀形貌特征、腐蚀演变机制以及抗脱落性能。
在实际应用中，所述步骤102具体包括：获取不同试验参数下所述超临界CO2环境下的耐热钢材料的腐蚀增重；拟合不同的腐蚀增重，生成增重曲线；对所述腐蚀层进行动力学分析，根据所述增重曲线确定所述腐蚀层的生长速率。
(1)腐蚀增重数据测量。
在开始试验前，将耐热钢材料加工为尺寸约20×10×2mm的片状试样，在靠近顶端的中间打孔，直径为2mm，以方便在试验过程中悬挂固定。好多个尺寸相同的式样，所有试样依次经过240#、400#、600#、800#、1000#、1500#的砂纸进行研磨，将试样磨光。完成试样的制备后，使用精度为0.01mm的电子游标卡尺测量每一试样的尺寸，计算其表面积。然后用超声清洗仪及丙酮或酒精试剂清洗试样表面的有机物或其他污物，用精度为0.01mg的天平称重，得到每个试样的原始重量。
将试样置于动态超临界CO2腐蚀试验平台中的反应釜内(最高使用温度≤700℃，最高使用压力≤35MPa)，根据设定的参数开始试验。相同温度和压力、不同时间(如200h、400h、600h、800h、1000h)的试验一般同步开展，采取中断试验的方法。取出试样使用精度为0.01mg的分析天平称重，按照编号对应记录试样试验后的重量，从而得到腐蚀增重数据。图3为动态超临界CO2腐蚀系统PID示意图，如图3所示。
(2)腐蚀增重数据拟合。
利用式(1)对腐蚀增重数据进行拟合，开展腐蚀动力学分析。拟合的曲线基本遵循抛物线型规律，并由此可以准确预测腐蚀层的生长速率kp。
Δw＝kptn (1)
其中，Δw为腐蚀增重；t为时间；n为时间常数。
在实际应用中，所述步骤102具体包括：利用场发射电子扫描显微镜确定所述腐蚀层的表面形貌；利用电子探针显微分析仪确定所述腐蚀层的截面形貌；利用原子力显微镜确定所述腐蚀层的表面粗糙度；对所述表面形貌、所述截面形貌以及所述表面粗糙度进行表界面分析，确定所述腐蚀层的腐蚀形貌特征。
利用场发射电子扫描显微镜(SEM)、电子探针显微分析仪(EPMA)表征不同试验参数(温度、压力、时间)下腐蚀试样表面及横截面(由外到里分别是腐蚀层、腐蚀层与耐热钢基体形成的界面、耐热钢基体)微观形貌特征，表面微观形貌主要观察氧化物晶粒尺寸、表面缺陷和有无瘤状、晶须或针状晶体以及脊状等特征形貌，截面微观形貌主要观察腐蚀层－基体界面的特征，如界面是平直或为波状、有无氧化物伸入基体的侵入特征、有无界面孔洞等，获得不同试验参数对腐蚀层微观结构形貌演化的影响规律。
利用原子力显微镜(AFM)表征不同试验参数下腐蚀试样表面纳米尺度的三维形貌图及表面粗糙度等信息。
在实际应用中，所述步骤102具体包括：利用X射线衍射检测不同试验参数下所述腐蚀层表面的物相组成；利用X射线光电子能谱检测不同试验参数下所述腐蚀层表面的元素组成；所述元素组成包括元素化学价态和电子态；根据所述物相组成以及所述元素组成绘制衍射图谱；对比所述衍射图谱以及标准物质卡片，基于腐蚀热力学分析，确定腐蚀演变机制。
利用X射线衍射(XRD)检测不同试验参数下腐蚀试样表面主要的物相组成。
利用X射线光电子能谱(XPS)检测不同试验参数下腐蚀试样表面的元素组成，元素化学价态和电子态。
利用作图软件对XRD、XPS导出的检测数据绘制衍射图谱，并与标准物质卡片做对比，获得腐蚀层的物相组成、元素分布、材料内部原子或分子的结构或形态等信息。基于腐蚀热力学分析，可明确在腐蚀层的演变过程中，哪种腐蚀产物占大多数，元素如何扩散，进而推断哪种腐蚀机制占主导地位。
在实际应用中，所述步骤102具体包括：根据所述碳元素含量以及所述碳元素沿腐蚀层厚度方向分布进行碳化层分析，确定抗脱落性能。
超临界CO2环境中的金属腐蚀过程最显著特点就是发生了碳化腐蚀。其中，单质碳扩散进入形成碳化层。碳化层一般位于腐蚀层和基体之间，其碳含量远大于耐热钢基体和腐蚀层，易形成硬而脆的碳化物。这些碳化物不仅会直接影响耐热钢材料的强度、塑性和韧性等，更会显著降低腐蚀层与基体之间的结合力，大幅削弱腐蚀层的抗剥落性能。由于腐蚀层中碳化物含量整体较低，需要利用精密检测仪器对碳的含量及沿腐蚀层厚度方向分布进行检测，从而表征腐蚀层的抗剥落性能。
利用辉光放电质谱仪(GDMS)和二次离子质谱仪(SIMS)检测腐蚀层沿深度方向(从腐蚀层最表面开始到一定深度)的碳元素含量及其分布规律。其中，GDMS精度为ppb级；SIMS可达到ppm甚至ppb量级，可获得从几nm到几十μm范围内的元素深度分布。
步骤103：利用超临界测量CO2腐蚀系统对所述超临界CO2环境下的耐热钢材料进行测量，确定腐蚀层厚度以及当量温度。
步骤104：根据所述腐蚀层厚度以及所述当量温度确定所述耐热钢材料的剩余寿命。
在实际应用中，所述步骤104具体包括：利用公式T(C+lgτ)＝P(σ)确定所述耐热钢材料的剩余寿命；其中，τ为蠕变断裂时间，即剩余寿命；T为当量温度；C为材料常数；P为所述耐热钢材料的额定工作压力；σ为应力。
以锅炉管的剩余寿命预测为例：
首先，利用腐蚀层测量仪完成对腐蚀层的现场检测。该测量仪器可精确测量耐热钢基体/腐蚀层界面的回波，并能分辨管内壁腐蚀层厚度在10μm以上的回波。测量原理如下：首先由超声波探测仪发出高频脉冲电压通过电缆送至高频探头，在探头中产生频率为10-100MHz的超声波，通过透声契及偶合剂将超声波传至被测管子的内壁中，当超声波遇到耐热钢基体/腐蚀层界面时，有一个反射回波至探头转换成高频脉冲电压，这个高频脉冲电压通过连接电缆反馈至超声波探测仪后，依据声速在腐蚀层中的传播速度，可精确地读出内壁腐蚀层的厚度。
其次，锅炉管运行过程中总存在温度波动，其寿命的损耗程度等效于在某一固定的金属温度及特定的应力条件下服役了相同时间，这个等效的金属温度就称之为当量温度。因而，当量温度既不是管子的外壁温度，也不是其内壁温度和内外壁的平均温度，而是某段服役期内长期使用温度的等效描述。腐蚀层的厚度与运行时间的关系可表示为：
lgX＝A+BT(C+lgt)×10-3 (2)
式中：A、B、C为材料常数；X为腐蚀层的厚度；T为当量温度；t为运行时间。
通过式(2)，可计算得出锅炉管的当量温度。
最后，采用式(3)所示的Larson-Miller参数法预测管子的蠕变剩余寿命与温度、时间和应力三者之间的关系。
T(C+lgτ)＝P(σ) (3)
式中：τ为蠕变断裂时间，即剩余寿命；T为当量温度；C为材料常数；σ为应力。
其中，σ按式(4)计算，而P(σ)又可以表示为式(5)所示的三次多项式。
σ＝P(D0-S)/2S (4)
式中：σ为应力；P为管子的额定工作压力；D0为管子外径；S为管子壁厚；
P(σ)＝C0+C1(lgσ)+C2(lgσ)2+C3(lgσ)3 (5)
式中：C0、C1、C2、C3是常数，σ是应力。
步骤105：根据所述腐蚀状态以及所述剩余寿命确定所述腐蚀层的当前等级；所述当前等级包括优秀、良好、中等、基本合格以及不合格。
在实际应用中，所述步骤105具体包括：获取腐蚀层评价等级；根据所述腐蚀状态以及所述剩余寿命构建影响因素集合；确定所述影响因素集合中的单因素对所述腐蚀层评价等级的隶属度；根据每个所述单因素的隶属度确定单因素评价集；根据所述单因素评价集确定评价矩阵；根据所述评价矩阵确定所述腐蚀层的当前等级。
步骤105采用多源数据融合分析，确定腐蚀层的当前等级，超临界CO2环境下耐热钢材料腐蚀层的形成及演化过程比较复杂，影响因素很多，并且各因素之间往往还有层次之分。本方法采用模糊综合评价理论，基于多源检测数据多层次分析超临界CO2环境下影响耐热钢材料抗腐蚀性能的影响因素，判别评价腐蚀层在当前状态下所属等级。
具体过程如下：
(1)确定腐蚀层的影响因素集合。
本方法所构建的指标体系中包含5个核心指标：生长速率、腐蚀形貌特征、腐蚀演变机制、抗剥落性能和剩余寿命，影响因素集合U如下所示：
U＝{u1,u2,u3,u4,u5} (6)
(2)确定评价等级集合。
V＝{v1,v2,v3,v4,v5} (7)
本方法选取5个评价等级，即优秀、良好、中等、基本合格、不合格。
(3)建立模糊关系矩阵。
首先对腐蚀层影响因素集合中的单因素ui(i＝1,2,···,5)作单因素评价，从因素ui着眼该影响因素对腐蚀层评价等级vj(j＝1,2,···,5)的隶属度为Rij，这样就得到第i个因素ui的单因素评价集：
Ri＝(Ri1,Ri2,···,Ri5) (8)
这样5个影响因素的评价集就构造出一个总的评价矩阵R：
表1为等级评价表，具体可参照表1执行。
表1
(4)确定影响因素的权重向量。
由于各影响因素对腐蚀层并非同等重要，各单因素的表现对总体表现的影响也是不同的。因此，在合成之前要确定其权重向量，一般根据专家经验选取。
W＝(w1,w2,···,w5) (10)
(5)合成腐蚀层的模糊综合评价结果向量D。
用模糊权向量W将不同的行进行综合就可得到腐蚀层从总体上来看对各等级模糊子集的隶属程度，即模糊综合评价结果向量D。模糊综合评价的模型为：
符号
为模糊合成算子符号，式(11)中称为模糊变换；D1为评价等级为优秀的隶属度；D2为评价等级为良好的隶属度；D3为评价等级为中等的隶属度；D4为评价等级为基本合格的隶属度；D5为评价等级为不合格的隶属度。
(6)对模糊综合评价结果向量进行分析
本方法从材料服役安全性的角度，从模糊合成结果向量中最危险的因素开始考虑，采用二叉树分类算法判断腐蚀层在当前状态下所属等级，并给出最终的评价结果，如下所示：
若D5＞0，则腐蚀层评价结果为“不合格”。
若D5＝0，D4＞0，则腐蚀层评价结果为“基本合格”。
若D5＝D4＝0，D3＞0，则腐蚀层评价结果为“中等”。
若D5＝D4＝D3＝0，D2＞0，则腐蚀层评价结果为“良好”。
若D5＝D4＝D3＝D2＝0，D1＞0，则腐蚀层评价结果为“优秀”。
实施例二
为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种耐热钢材料腐蚀层评价系统。
一种耐热钢材料腐蚀层评价系统，包括：
腐蚀层表征确定模块，用于基于动态超临界CO2腐蚀实验平台，利用不同试验参数对超临界CO2环境下的耐热钢材料进行腐蚀正交试验，确定所述耐热钢材料的腐蚀层表征；所述腐蚀表征包括腐蚀增重、表面形貌、截面形貌、表面粗糙度、腐蚀产物相结构、碳元素含量以及碳元素沿腐蚀层厚度方向分布；所述试验参数包括温度、压力和时间。
腐蚀状态确定模块，用于分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态；所述腐蚀状态包括腐蚀层生长速率、腐蚀形貌特征、腐蚀演变机制以及抗脱落性能。
腐蚀层厚度以及当量温度确定模块，用于利用超临界测量CO2腐蚀系统对所述超临界CO2环境下的耐热钢材料进行测量，确定腐蚀层厚度以及当量温度。
剩余寿命确定模块，用于根据所述腐蚀层厚度以及所述当量温度确定所述耐热钢材料的剩余寿命。
当前等级确定模块，用于根据所述腐蚀状态以及所述剩余寿命确定所述腐蚀层的当前等级；所述当前等级包括优秀、良好、中等、基本合格以及不合格。
实施例三
本发明实施例提供一种电子设备包括存储器及处理器，该存储器用于存储计算机程序，该处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例一提供的耐热钢材料腐蚀层评价方法。
在实际应用中，上述电子设备可以是服务器。
在实际应用中，电子设备包括：至少一个处理器(processor)、存储器(memory)、总线及通信接口(Communications Interface)。
其中：处理器、通信接口、以及存储器通过通信总线完成相互间的通信。
通信接口，用于与其它设备进行通信。
处理器，用于执行程序，具体可以执行上述实施例所述的方法。
具体地，程序可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。
处理器可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。电子设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。
存储器，用于存放程序。存储器可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
基于以上实施例的描述，本申请实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，计算机程序指令可被处理器执行以实现任意实施例所述的方法
本申请实施例提供的耐热钢材料腐蚀层评价系统以多种形式存在，包括但不限于：
(1)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括：智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
(2)超移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网性能。这类终端包括：PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。
(3)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括：音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(4)其他具有数据交互功能的电子设备。
至此，已经对本主题的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作可以按照不同的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序，以实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理可以是有利的。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。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。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、
数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备
或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定事务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行事务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
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。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种耐热钢材料腐蚀层评价方法，其特征在于，包括：
基于动态超临界CO2腐蚀实验平台，利用不同试验参数对超临界CO2环境下的耐热钢材料进行腐蚀正交试验，确定所述耐热钢材料的腐蚀层表征；所述腐蚀表征包括腐蚀增重、表面形貌、截面形貌、表面粗糙度、腐蚀产物相结构、碳元素含量以及碳元素沿腐蚀层厚度方向分布；所述试验参数包括温度、压力和时间；
分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态；所述腐蚀状态包括腐蚀层生长速率、腐蚀形貌特征、腐蚀演变机制以及抗脱落性能；
利用超临界测量CO2腐蚀系统对所述超临界CO2环境下的耐热钢材料进行测量，确定腐蚀层厚度以及当量温度；
根据所述腐蚀层厚度以及所述当量温度确定所述耐热钢材料的剩余寿命；
根据所述腐蚀状态以及所述剩余寿命确定所述腐蚀层的当前等级；所述当前等级包括优秀、良好、中等、基本合格以及不合格。
2.根据权利要求1所述的耐热钢材料腐蚀层评价方法，其特征在于，所述分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态，具体包括：
获取不同试验参数下所述超临界CO2环境下的耐热钢材料的腐蚀增重；
拟合不同的腐蚀增重，生成增重曲线；
对所述腐蚀层进行动力学分析，根据所述增重曲线确定所述腐蚀层的生长速率。
3.根据权利要求1所述的耐热钢材料腐蚀层评价方法，其特征在于，所述分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态，具体包括：
利用场发射电子扫描显微镜确定所述腐蚀层的表面形貌；
利用电子探针显微分析仪确定所述腐蚀层的截面形貌；
利用原子力显微镜确定所述腐蚀层的表面粗糙度；
对所述表面形貌、所述截面形貌以及所述表面粗糙度进行表界面分析，确定所述腐蚀层的腐蚀形貌特征。
4.根据权利要求1所述的耐热钢材料腐蚀层评价方法，其特征在于，所述分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态，具体包括：
利用X射线衍射检测不同试验参数下所述腐蚀层表面的物相组成；
利用X射线光电子能谱检测不同试验参数下所述腐蚀层表面的元素组成；所述元素组成包括元素化学价态和电子态；
根据所述物相组成以及所述元素组成绘制衍射图谱；
对比所述衍射图谱以及标准物质卡片，基于腐蚀热力学分析，确定腐蚀演变机制。
5.根据权利要求1所述的耐热钢材料腐蚀层评价方法，其特征在于，所述分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态，具体包括：
根据所述碳元素含量以及所述碳元素沿腐蚀层厚度方向分布进行碳化层分析，确定抗脱落性能。
6.根据权利要求1所述的耐热钢材料腐蚀层评价方法，其特征在于，所述根据所述腐蚀层厚度以及所述当量温度确定所述耐热钢材料的剩余寿命，具体包括：
利用公式T(C+lgτ)＝P(σ)确定所述耐热钢材料的剩余寿命；其中，τ为蠕变断裂时间，即剩余寿命；T为当量温度；C为材料常数；P为所述耐热钢材料的额定工作压力；σ为应力。
7.根据权利要求1所述的耐热钢材料腐蚀层评价方法，其特征在于，所述根据所述腐蚀状态以及所述剩余寿命确定所述腐蚀层的当前等级，具体包括：
获取腐蚀层评价等级；
根据所述腐蚀状态以及所述剩余寿命构建影响因素集合；
确定所述影响因素集合中的单因素对所述腐蚀层评价等级的隶属度；
根据每个所述单因素的隶属度确定单因素评价集；
根据所述单因素评价集确定评价矩阵；
根据所述评价矩阵确定所述腐蚀层的当前等级。
8.一种耐热钢材料腐蚀层评价系统，其特征在于，包括：
腐蚀层表征确定模块，用于基于动态超临界CO2腐蚀实验平台，利用不同试验参数对超临界CO2环境下的耐热钢材料进行腐蚀正交试验，确定所述耐热钢材料的腐蚀层表征；所述腐蚀表征包括腐蚀增重、表面形貌、截面形貌、表面粗糙度、腐蚀产物相结构、碳元素含量以及碳元素沿腐蚀层厚度方向分布；所述试验参数包括温度、压力和时间；
腐蚀状态确定模块，用于分析所述腐蚀层表征，确定腐蚀层的腐蚀状态；所述腐蚀状态包括腐蚀层生长速率、腐蚀形貌特征、腐蚀演变机制以及抗脱落性能；
腐蚀层厚度以及当量温度确定模块，用于利用超临界测量CO2腐蚀系统对所述超临界CO2环境下的耐热钢材料进行测量，确定腐蚀层厚度以及当量温度；
剩余寿命确定模块，用于根据所述腐蚀层厚度以及所述当量温度确定所述耐热钢材料的剩余寿命；
当前等级确定模块，用于根据所述腐蚀状态以及所述剩余寿命确定所述腐蚀层的当前等级；所述当前等级包括优秀、良好、中等、基本合格以及不合格。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行如权利要求1-7中任一项所述的耐热钢材料腐蚀层评价方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-耐热钢材料腐蚀层评价中任一项所述的耐热钢材料腐蚀层评价方法。
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