[发明专利]一种在线检测双相不锈钢热老化状况的方法及其系统

说明书

技术领域

本发明属于金属材料检测领域，具体涉及一种在线检测双相不锈钢热老化状况的方法及系统。

背景技术

双相不锈钢具有奥氏体和铁素体的双相组织，具有高的强度、好的耐腐蚀和开裂性能以及优异的焊接性能，广泛应用于核能、石油和化工等工业领域。然而，双相不锈钢部件在300~500℃温度范围内长期使用，会发生热老化从而导致材料的力学性能发生劣化，表现为：材料的冲击韧性下降，耐腐蚀性能变差以及疲劳寿命缩短等。这不仅会使部件的使用寿命缩短，还会增加部件或设备的不安全性。压水堆核电站中的一回路主管道、主泵泵壳、阀门等均采用双相不锈钢，热老化给双相不锈钢部件带来的安全隐患影响到了整个核电站的稳定运行。因此，必须对双相不锈钢的热老化状况进行实时监测。

以往对于双相不锈钢部件的热老化的检测往往通过在实验室内进行，将与部件相同的材料置于与服役环境相似的实验环境中或在更恶劣的环境下进行加速热老化实验，通过测定实验室中材料的力学性能间接地获得材料的热老化状况。这种方法一方面费时费力，需要花费大量的人力物力和实验时间；另一方面在实验室环境中获得的数据与服役环境下的真实数据存在一定偏差。因此，开发一种在线检测双相不锈钢热老化状况的方法及系统十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双相不锈钢热老化状况的方法及系统，实现对服役双相不锈钢部件的在线检测，从而提高其服役安全性。

一种在线检测双相不锈钢热老化状况的方法，包括如下步骤：

1）建立双相不锈钢材料的下列算法单元：磁导率与热老化动力学的关系算法单元、热老化动力学与力学性能的关系算法单元、力学性能与热老化安全系数的关系算法单元；

2）读取待检测材料的相对磁导率参数，根据步骤1）所述各算法单元得到双相不锈钢的热老化安全系数；

3） 根据得到的热老化安全系数判断材料安全性。

所述磁导率与热老化动力学的关系算法单元，计算公式为μ_r=-0.65ln(0.00367lnt_P)，其中μ_r为材料室温下的相对磁导率；t_P为400℃下的热老化时间，磁导率的测量温度为室温。

所述热老化动力学与力学性能的关系算法单元计算公式为t_P=55448.09exp(-C_V/38.56)-57.53   ，其中，t_P为400℃下的热老化时间，C_V为材料的室温夏比冲击功；选择冲击性能作为力学性能指标，冲击功的测量温度为室温。

所述力学性能与热老化安全系数的关系运算单元计算公式为P=(C_V/C_V0)^2-0.2，其中，P为材料的热老化安全系数，C_V为材料的室温夏比冲击功，C_V0为材料设计标准的下限或饱和冲击功，选择冲击性能作为力学性能指标，冲击功的测量温度为室温，选择材料的设计标准或饱和冲击功作为力学性能指标的下限;当所述P≤1，材料判断为不安全；P＞1，材料判断为安全。

为实现上述方法，本发明提供一种在线检测双相不锈钢热老化状况的系统，包括依次连接的输入模块、计算模块和输出模块，所述输入模块的功能是从用户读取材料的相对磁导率的参数，并提供给计算模块；所述计算模块包括磁导率与热老化动力学的关系算法单元、热老化动力学与力学性能的关系算法单元、力学性能与热老化安全系数的关系算法单元，其功能是计算磁导率与热老化动力学的关系、热老化动力学与力学性能的关系、力学性能与热老化安全系数的关系；所述输出模块是对材料安全性的输出。

所述计算模块中的磁导率与热老化动力学的关系采用以下计算公式：

μ_r=-0.65ln(0.00367lnt_P)                                                                                            式1

其中，μ_r为材料室温下的相对磁导率；t_P为400℃下的热老化时间。

所述计算模块中的热老化动力学与力学性能的关系采用以下计算公式：