[发明专利]一种火电厂用材质老化检测方法

说明书

本发明公开了一种火电厂用材质老化检测方法，包括如下步骤：S1、取样：选取电站锅炉所采用的新型铁素体型耐热钢；S2、蠕变测试：将样品放置在美国MTS公司的GWT2105电子式高温蠕变持久强度试验机中，观察取样材料在不同应力水平、不同试验温度下随着时间的增加，样品蠕变孔洞的数量、孔径以及孔的总容积相对于整个试样体积的比率的变化，其中最初始温度为560℃，温度逐渐递增至760℃，且在蠕变过程中，同时采用同步辐射作为激发光源。与其它提取技术相比，通过将同步辐射技术用于研究铁素体型耐热钢材料的剩余寿命预测研究，使得检测和评估的结果更加可靠和精确，并最终使寿命预测准确度提高。

技术领域

本发明涉及材料老化检测，更具体地说，尤其涉及一种火电厂用材质老化检测方法。

背景技术

随着火电厂运行时间的逐年增长，超期服役的老龄机组不断增加，高温部件蠕变损伤和材料老化程度日趋严重，损害事故时有发生，其中过热器、再热器等受热面管的爆管问题始终是导致火力发电机组非计划停机的主要原因。据统计，电站锅炉事故的2/3左右都是由受热面爆管事故引起的。

因此，解决火电厂老龄机组的寿命评估和运行安全性问题迫在眉睫。实践证明，传统的剩余寿命评估方法并不十分可靠，特别是对于长时的剩余寿命预测，现有的方法可能会产生一个数量级以上的误差。要想对在350℃~600℃的温度范围内服役工作的铁素体型耐热钢高温部件剩余寿命做出正确的评估，迫切需要发展新的寿命评估方法，为此，我们提出一种火电厂用材质老化检测方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种火电厂用材质老化检测方法，根据对其微观结构和元素迁移的演变规律理解的越透彻，则获得的评估方法准确性就越高的特性，首次使用同步辐射技术用于研究铁素体型耐热钢材料的剩余寿命预测研究。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种火电厂用材质老化检测方法，包括如下步骤：

S1、取样：选取电站锅炉所采用的新型铁素体型耐热钢；

S2、蠕变测试：将样品放置在美国MTS公司的GWT2105电子式高温蠕变持久强度试验机中，观察取样材料在不同应力水平、不同试验温度下随着时间的增加，样品蠕变孔洞的数量、孔径以及孔的总容积相对于整个试样体积的比率的变化，其中最初始温度为560℃，温度逐渐递增至760℃，且在蠕变过程中，同时采用同步辐射作为激发光源；

S3、电镜成像：将样品内部蠕变孔洞生长过程的三维成像拟在上海同步辐射光源BL13W1线站上进行，并采用显微断层成像的成像手段，利用蠕变过程中成像记录下蠕变孔洞的形状和位置；

S4、元素分布分析：利用X射线荧光微束CT将样品内部元素迁移过程的三维分布成像拟在上海同步辐射光源BL15U线站上，记录蠕变过程中元素迁移和聚集的过程和趋势；

S5、里氏硬度检测：利用硬度测量仪对高温蠕变样品进行测试；

S6、真密度分析：将进行高温蠕变后的样品放入全自动真密度分析仪，对样品的真密度进行精确测量；

S6、数据整合：将样品的蠕变孔洞形成、生长、串联形成微裂纹，最后形成宏观裂纹直至断裂的变化状态下的各种力学性能测试数据、微观组织演变规律输入Matlab/Ansys数学软件中，进行数学模拟、分析；

S6、数据分析：利用整合后数据，来绘制新型铁素体型耐热钢在各种温度和高应力条件下应力σ与稳态蠕变速率ε关系图，利用绘制后的σ和ε的关系图，建立稳态蠕变速率ε、外加应力σ和温度T之间关系的本构方程，其中利用Larson-Miller参数法三维曲面最小二乘来拟合最佳C值。

优选的，应力变化采用由从高应力范围到低应力的递减趋势。

优选的，同步辐射光源主要采用高能X射线。