[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

说明书

本发明公开了一种通过超声周向导波声速检测材料氢损伤的方法，包括制作一组原始对比试块，对原始对比试块进行渗氢试验，制作周向氢损伤环形对比试块组，搭设超声轴向导波声速检测系统，测试周向氢损伤环形对比试块组的周向导波声速，测定平均氢浓度，绘制周向导波声速－平均氢浓度参考曲线，对在役待检测的临氢设备氢损伤程度进行检测。本发明找出周向导波声速变化与材料氢损伤程度对应关系，绘制材料周向导波声速－材料平均氢浓度参考曲线，进而对在役内径较小、不能进入或不能停机的化工炼油加氢、临氢设备氢损伤情况进行评价。本发明检测过程成本低，被测在役临氢设备无需停工，对在用化工炼油临氢设备的氢损伤监控具有非常积极的作用。

技术领域

本发明涉及金属材料的无损探伤技术领域，具体涉及通过超声导波检测金属材料氢损伤的方法，特别是通过超声周向导波声速检测材料氢损伤的方法。

背景技术

金属的氢损伤包括氢脆、氢鼓泡以及氢致开裂等情况，其中，氢脆是可以恢复的，而氢鼓泡和氢致开裂是永久性的，因此，在金属氢损伤的初期就能够评价氢损伤的程度具有非常重要的意义。目前，评价金属材料氢损伤程度的方法通常采用材料力学性能检测法，由于该方法属于破坏性的方法，无法采用此方法对在役设备进行检测。

现有在役设备检测材料氢损伤非破坏检验方法主要集中在超声波纵波声速VL和横波声速VS对于氢损伤程度的表征。理论研究表明：材料中的微观裂纹会影响整体弹性模量，从而降低纵波波速VL和横波波速VS，发生氢损伤的材料的纵波波速VL和横波波速VS比没有发生氢损伤的材料波速至少减少了各10％和7％，VL减少的百分比要大于VS减少的百分比。因此，氢损伤将增加VS/VL的值，分别测定VS、VL，计算其比值就可以衡量材料产生氢损伤程度。采用目前的超声纵波横波检测氢损伤的优点是可以对材料非破坏的情况下检验材料的氢损伤；其缺点是如果采用超声纵波横波体波去表征，需要知道材料的壁厚，而材料在使用过程中有时候会产生壁厚减薄的情况，无法建立对应关系；而如果采用纵横波比方法判定，只能判定材料严重氢损伤和未损伤，而对于材料的氢损伤初期则不能较好地判定。

公开号为：103245726B的中国专利介绍了一种通过超声表面波检测材料氢损伤的方法，其核心技术是建立了材料超声表面波波速与材料氢损伤的对应关系，通过测量材料的超声表面波波速，即可获得材料的氢损伤程度。其优点是建立了材料超声表面波波速与材料表面一定深度内平均氢浓度的对应关系，可对材料被检测表面的材料氢损伤程度进行检测判断；而超声表面波的能量随传播深度的增加而迅速减弱，其检测材料的深度一般是2倍超声波长；而石化系统加氢设备或临氢设备的压力容器或压力管道在工作中，一般设备内壁为氢接触面。因此，如果采用超声表面波检测材料的内壁氢损伤程度，则应在设备内壁去检测，这对于一些内径较小、不能进入或不能停机的设备就无法开展检测。

因此，有必要发明一种通过超声导波检测材料氢损伤的方法，可对内径较小、不能进入或不能停机的设备进行材料氢损伤的在线无损检测。

发明内容

针对现有的通过超声表面波检测材料氢损伤的方法存在的缺点，本发明提供了一种通过超声周向导波声速检测材料氢损伤的方法。该方法具有方案简单，操作方便的优点，可实现对内径较小、不能进入或不能停机的化工炼油加氢、临氢设备进行材料氢损伤的在线无损检测。

本发明采用以下的技术方案：

一种通过超声周向导波声速检测材料氢损伤的方法，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；