[发明专利]一种基于小冲孔蠕变技术的服役部件剩余寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种基于小冲孔蠕变技术的服役部件剩余寿命预测方法，通过取样，利用小冲孔蠕变设备进行试验，采集试验过程中小冲孔圆片试样在各个时间段的变形情况得到小冲孔蠕变试验中心挠曲变形‑时间曲线图，通过所述曲线图获得试样在不同载荷条件下的断裂时间t_r；进行试验数据拟合，获得材料系数C_LM、C₀、C₁、C₂、C₃的值，然后绘制Larson‑Miller寿命预测图，从图中可读出不同载荷条件下的断裂时间即剩余寿命t_r。解决传统单轴蠕变试样不适用于服役部件的难题，对剩余寿命预测的精度较高。

技术领域

本发明涉及高温服役部件性能检测技术领域，特别是涉及一种基于小冲孔蠕变技术的服役部件剩余寿命预测方法。

背景技术

在核电、石油化工等领域中，在高温高压、辐照等条件下服役的压力管道容器或者其他金属部件会随着服役时间的增加而逐渐劣化和损伤，材料的物理性能及力学性能会逐渐下降，导致管道容器设备的突发性破坏，造成重大经济损失，甚至人员伤亡。因此，如何精确评估服役材料在蠕变过程的剩余寿命，使高温构件更加安全稳定的运行，具有深远的现实意义。

目前，通常采用破坏性方法从服役部件中取样，如管道切割。然后，通过常规单轴蠕变试验的方法对其力学性能及剩余寿命进行评估。这种方法试验成本较高，会对设备造成较大损伤，甚至无法从微小型设备中制备试样，在一定程度上限制了其在服役部件上的应用推广。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于小冲孔蠕变技术的服役部件剩余寿命预测方法，该方法可有效地解决现有试样取样困难、设备损伤较大等问题，为应用在高温高压条件下重要部件的剩余寿命预测提供一种新的方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于小冲孔蠕变技术的服役部件剩余寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，取样：利用微损伤取样设备，先从服役管道上挖取一块半球形的试验材料，然后利用线切割设备从试验材料上表面进行切割取样，制备圆形薄片试样，所述圆形薄片试样首先利用机械抛光的方法，使用Al₂O₃悬浊液将一个表面进行打磨，在打磨过程中逐渐降低抛光剂颗粒大小，最终使试样表面粗糙度低于0.2、平行度良好且无划痕；再将试样另一表面用同样的方式进行打磨抛光至试样厚度为0.5mm；

步骤2，利用小冲孔蠕变设备进行试验，采用GB/T 29459.2-2012推荐的小冲孔试验设备进行试验，试验在高纯度氩气气氛中进行，通过线性可变位移传感器LVDT采集试验过程中小冲孔圆片试样在各个时间段的变形情况得到小冲孔蠕变试验中心挠曲变形-时间曲线图，通过所述曲线图获得试样在不同载荷条件下的断裂时间t_r；

步骤3，将步骤2得到的断裂时间t_r和载荷参数F代入到式1中

进行试验数据拟合，获得材料系数C_LM、C₀、C₁、C₂、C₃的值，然后绘制Larson-Miller寿命预测图，从图中可读出不同载荷条件下的断裂时间即剩余寿命t_r。

在上述技术方案中，所述半球形的试验材料的直径为φ16mm，厚度为4mm。

在上述技术方案中，所述圆形薄片试样的直径为φ10mm，厚度为0.55mm。

在上述技术方案中，所述一种基于小冲孔蠕变技术的服役部件剩余寿命预测方法的误差为2.9％-9.3％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：