[发明专利]一种通过超声周向导波声速检测材料氢损伤的方法

权利要求书

1.一种通过超声周向导波声速检测材料氢损伤的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：制作一组原始环形对比试块；

原始环形对比试块共有6块，6块原始环形对比试块尺寸相同，编号为S0～S5；

步骤2：对原始环形对比试块进行渗氢试验；

对编号为S5号原始环形对比试块进行高温高压渗氢试验，直至其刚产生氢鼓泡或氢致开裂，记录持续时间为H；

步骤3：制作周向氢损伤环形对比试块组；

在相同试验环境下，对编号为S1～S4的四块原始环形对比试块进行渗氢试验，其中，S1号原始环形对比试块的渗氢试验的试验时间为0.2H，S2号原始环形对比试块的渗氢试验的试验时间为0.4H，S3号原始环形对比试块的渗氢试验的试验时间为0.6H，S4号原始环形对比试块的渗氢试验的试验时间为0.8H；

将完成渗氢试验的S1～S5总共5块原始环形对比试块定义为周向氢损伤环形对比试块组，并重新编号为SHH1～SHH5号周向氢损伤环形对比试块；S0号原始环形对比试块为未进行渗氢试验的原始环形对比试块；

步骤4：搭设超声周向导波声速检测系统；

超声周向导波声速检测系统包括多通道超声导波检测仪和周向导波探头，所述周向导波探头包括探头主体，探头主体的底部设置有弧形楔块，探头主体和弧形楔块内通过隔声层分为左侧发射部分和右侧接收部分，左侧发射部分中倾斜的设置有发射压电晶片，右侧接收部分中倾斜的设置有接收压电晶片，发射压电晶片和接收压电晶片上均设置有阻尼块，所述探头主体的顶部设置有发射信号接口和接收信号接口，发射压电晶片与发射信号接口电连接，接收压电晶片与接收信号接口电连接，发射信号接口和接收信号接口均与多通道超声导波检测仪电连接；

步骤5：测试周向氢损伤环形对比试块组的周向导波声速；

利用超声周向导波声速检测系统依次测定超声周向导波在SHH1～SHH5号周向氢损伤环形对比试块中的声速，分别对应值为Cd1、Cd2、Cd3、Cd4、Cd5；

测定超声周向导波在未进行渗氢试验的S0号原始环形对比试块中的声速，对应值为Cd0；

周向氢损伤环形对比试块的周向导波声速的测试过程为：

将周向导波探头周向放置在SHH1号周向氢损伤环形对比试块的表面上，启动多通道超声导波检测仪，超声导波由发射压电晶片发出，在SHH1号周向氢损伤环形对比试块中以周向导波模态进行传播，经过探头本身，第一次进入接收压电晶片并导入多通道超声导波检测仪，将此之前的超声导波称之为探头始波，然后超声导波继续在SHH1号周向氢损伤环形对比试块中传播，直到第二次进入接收压电晶片，超声导波两次进入接收压电晶片之间的时间即为导波在SHH1号周向氢损伤环形对比试块中完成一整圈的传播时间T1，多通道超声导波检测仪能够测量传播时间T1，则有以下关系式：

Cd1＝πD1/T1； (1)

式中，Cd1为SHH1号周向氢损伤环形对比试块中超声周向导波声速；

D1为SHH1号周向氢损伤环形对比试块外径；

用同样的方法，测量出SHH2号周向氢损伤环形对比试块中超声周向导波声速Cd2，测量出SHH3号周向氢损伤环形对比试块中超声周向导波声速Cd3，测量出SHH4号周向氢损伤环形对比试块中超声周向导波声速Cd4，测量出SHH5号周向氢损伤环形对比试块中超声周向导波声速Cd5，测量出S0号原始环形对比试块中超声周向导波声速Cd0；

步骤6：使用定氢仪测定SHH1～SHH5号周向氢损伤环形对比试块中氢的平均浓度含量，分别对应得出试块中的平均氢浓度为a、b、c、d、e；

步骤7：绘制周向导波声速－平均氢浓度参考曲线；

步骤8：对在役待检测的临氢设备氢损伤程度进行检测；

具体过程包括：

将周向导波探头周向放置在在役待检测的临氢设备的压力容器或压力管道上，启动多通道超声导波检测仪，超声导波由发射压电晶片发出，在在役待检测的临氢设备的压力容器或压力管道中以周向导波模态进行传播，经过探头本身，第一次进入接收压电晶片并导入多通道超声导波检测仪，将此之前的超声导波称之为探头始波，然后超声导波继续在在役待检测的临氢设备的压力容器或压力管道中传播，直到第二次进入接收压电晶片，超声导波两次进入接收压电晶片之间的时间即为导波在在役待检测的临氢设备的压力容器或压力管道中完成一整圈的传播时间τ，多通道超声导波检测仪能够测量传播时间τ，则有以下关系式：

Cds＝πDs/τ；

式中，Cds为在役待检测的临氢设备的压力容器或压力管道中超声周向导波声速；

Ds为在役待检测的临氢设备的压力容器或压力管道的外径；

根据步骤7获得的周向导波声速－平均氢浓度参考曲线，能得出在役待检测的临氢设备的压力容器或压力管道的实际平均氢浓度。