[发明专利]基于声发射的2.25Cr‑1Mo钢疲劳裂纹扩展监测及氢脆评价方法

说明书

本发明公开了一种基于声发射的2.25Cr‑1Mo钢疲劳裂纹扩展监测及氢脆评价方法，属于材料无损检测和无损评价技术领域。本发明利用声发射技术，通过监测和分析2.25Cr‑1Mo钢疲劳裂纹扩展过程中的声发射信号特征，对原始态材料和氢脆态材料的声发射信号进行对比分析，通过60dB以上信号占比来评估材料的氢脆状况。本发明可以应用于加氢反应器的在线监测和无损评价，相对于传统的材料氢脆评价方法，本发明具有成本低、速度快(1小时)的特点，具有较大的应用前景。

技术领域

本发明属于材料无损检测和无损评价技术领域，涉及一种通过监测疲劳裂纹扩展过程中的声发射信号来评价材料氢脆状况的方法，具体地说，是一种基于声发射的2.25Cr-1Mo钢疲劳裂纹扩展监测及氢脆评价方法。

背景技术

2.25Cr-1Mo钢常常在临氢环境下服役，不可避免的会出现氢脆现象。现有的材料氢脆评价方法都是破坏性的，在制样的过程中，材料内部的氢已经逸出，无法准确评估材料的氢脆程度。因此，需要开发无损评价方法，对材料的氢脆状况进行实时评价。

过去人们常用挂块性能测试的方法对2.25Cr-1Mo材料的氢脆状况进行评价。如董绍平等 (董绍平，杨火生，黄春鸾等，国产热壁加氢反应器试板解剖测试与研究[J].石油化工设备， 1999，28(4)：12-14.)通过对加氢反应器内的试板进行解剖加工，测试材料的冲击韧性和断裂韧性，从而评价材料氢脆状况。该方法的缺点是工作量大，而且由于试板与器壁材料的受力状态不同，所测的结果不能真实反映器壁材料的氢脆状况。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于声发射的2.25Cr-1Mo钢疲劳裂纹扩展监测及氢脆评价方法，利用声发射技术，通过监测和分析2.25Cr-1Mo钢疲劳裂纹扩展过程中的声发射信号特征，对原始态材料和氢脆态材料的声发射信号进行对比分析，通过60dB以上信号占比来评估材料的氢脆状况。

本发明提高的一种基于声发射的2.25Cr-1Mo钢疲劳裂纹扩展监测及氢脆评价方法，通过如下步骤实现：

第一步，将2.25Cr-1Mo钢切割为紧凑拉伸试样，充氢12～24小时。所述的充氢采用电化学充氢的方法。

所述的电化学充氢方法具体为：以铂片为阳极，以试样为阴极，电解液为0.5mol/lH₂SO₄ +3.1×10^-3mol/l Na₂S，充氢电流为15mA/cm²。

第二步，将声发射仪器的传感器与试样之间用真空脂进行耦合，并用胶带固定于试样侧槽两侧。

设定声发射仪器中声发射检测系统参数设置：峰值定义时间300us、撞击定义时间600us、撞击闭锁时间1000us、采样长度2k、采样率1MSPS。

第三步，在疲劳裂纹扩展的同时，对声发射信号进行采集和滤波处理。

第四步，对滤波后的声发射信号的幅值进行处理：计算幅值为60dB以上(不含60dB) 的信号数量占全部信号数量的比例。

第五步，利用夏比冲击试验法分别对不同充氢时间的样品进行测试，通过试样54J冲击功升高的数值△VTr54(℃)来评价材料的氢脆程度。

第六步，根据第四步和第五步的结果，通过平滑拟合的方式绘制△VTr54(℃)-60dB以上信号占比(％)曲线。对于未知氢脆程度的材料，通过测定其声发射信号中60dB以上信号的占比，即可通过该曲线反推其氢脆程度。

本发明的有益效果是：

本发明可以应用于加氢反应器的在线监测和无损评价，相对于传统的材料氢脆评价方法，本发明具有成本低、速度快(1小时)的特点，具有较大的应用前景。

附图说明