[发明专利]铁铜系合金热老化状态评估的无损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料检测领域，特别涉及一种铁铜系合金热老化状态评估的无损检测方法。

背景技术

铁铜(Fe-Cu)系合金具有优异的力学性能和良好的成形性，是一种可靠的结构材料，被广泛用于核工业、汽车工业以及化工管线领域。然而，由于Cu在Fe基体中固溶度极低，根据Fe-Cu二元相图，Cu原子在室温下基本不溶于α-Fe，在660℃和370℃下，固溶度分别为0.46％和0.016％。因此，Fe-Cu系合金部件在高温(≥300℃)条件下长期运行，会发生富Cu相的析出，从而导致材料老化，性能上主要表现为硬度增加，韧性下降，脆性断裂的可能性增加，进而对设备的安全和寿命造成严重影响。

然而，富Cu相的析出属于材料微结构方面的变化而非宏观缺陷，因此，现有成熟、通用的无损检测手段(例如：射线、超声、涡流等)并不能有效地对其实施检测。往往需进行割管性能测试，甚至实验室模拟的方法获得其老化状态。上述测试实施过程中设备需停机检修，检修周期长、成本高；同时实验室模拟方式检测结果与实际往往存在一定偏差。因此，有必要开发一种适用于Fe-Cu系合金热老化状态评估的无损检测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁铜系合金热老化状态评估的无损检测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种铁铜系合金热老化状态评估的无损检测方法，其包括以下步骤：

a.测试并记录铁铜系合金部件样件在高温条件下各服役时间点的巴克豪森噪音信号值，然后建立巴克豪森噪音信号值与服役时间的算法模型；

b.测试并记录铁铜系合金部件样件在高温条件下与步骤a中各服役时间点相同的时间点的力学性能值，然后建立服役时间与力学性能的算法模型；

c.根据步骤a和b建立的铁铜系合金的巴克豪森噪音信号和力学性能指标算法模型；

d.测试并记录铁铜系合金部件待测件的巴克豪森噪音信号值，将其代入步骤c中建立的算法模型中，演算得到试样对应温度和服役时间下的力学性能指标并作为材料热老化状态的评估依据。

优化的，所述步骤a、b的顺序不分先后。

优化的，所述步骤a、d中所测样件和待测件的巴克豪森噪音信号为电信号，采用特征值的方式对其进行表征。

进一步地，所述步骤a、d中所测样件和待测件的巴克豪森噪音信号为电信号采用均方根作为巴克豪森噪音信号特征值式中V_RMS为MBN信号RMS值，Vi为采样点的信号值。

优化的，步骤c中力学性能可根据关注重点选取相应的指标，主要包括：硬度、屈服强度、冲击功。

优化的，步骤a、b、d均在不低于70℃的温度下进行。

优化的，步骤a、b、d中的服役时间点分别为0，0.1h，0.2h，1h，2h，10h，50h，120h，312h。

本发明的有益效果在于：通过巴克豪森噪声(Magnetic Barkhausen Noise简称MBN)信号与材料力学性能模型的建立，对需要进行老化状态评估的铁铜(Fe-Cu)系合金试样仅需MBN值的测量，并将所测的值代入步骤d建立的模型，即可快速地获得相应的力学性能指标，从而为材料热老化状态的评估提供依据。相比现有的割管性能测试、实验室模拟等技术以上方法可在运行设备表面直接测量，具有快速、无损和高效的特点，同时检测过程设备无需停机，可显著降低成本，提高经济性。另外该技术还可以实现设备状态的在线监测，从而确保安全性。

附图说明

附图1为V_RMS随热老化时间变化曲线；

附图2为HV随热老化时间的变化曲线；

附图3为HV～VRMS拟合曲线。

具体实施方式

铁铜系合金热老化状态评估的无损检测方法，其包括以下步骤：

a.测试并记录铁铜系合金部件样件在高温条件下各服役时间点的巴克豪森噪音信号值，然后建立巴克豪森噪音信号值与服役时间的算法模型；

b.测试并记录铁铜系合金部件样件在高温条件下与步骤a中各服役时间点相同的时间点的力学性能值，然后建立服役时间与力学性能的算法模型；

c.根据步骤a和b建立的铁铜系合金的巴克豪森噪音信号和力学性能指标算法模型；

d.测试并记录铁铜系合金部件待测件的巴克豪森噪音信号值，将其代入步骤c中建立的算法模型中，演算得到试样对应温度和服役时间下的力学性能指标并作为材料热老化状态的评估依据。