一种基于超声在线监测的材料氢损伤状态判定方法技术

一种基于超声在线监测的材料氢损伤状态判定方法，包括建立氢损伤状态预测模型和基于该预测模型对待测试样氢损伤状态进行实时监测。所述建立氢损伤状态预测模型包括首先通过标定试样的充氢试验，绘制标定试样相对非线性最优估计系数与充氢时间的标定曲线和标定曲线的n阶导数基准曲线，然后确定充氢时间与氢损伤状态的关系，建立基于相对非线性最优估计系数变化的氢损伤状态预测模型。实时监测待测试样的氢损伤状态包括实时采集待测试样的非线性超声信号，并处理得到待测试样相对非线性最优估计系数的实时曲线，基于上述预测模型，判定待测试样的氢损伤状态。该方法能方便快捷、高精度、直观地测量材料氢损伤。直观地测量材料氢损伤。直观地测量材料氢损伤。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声在线监测的材料氢损伤状态判定方法


[0001]本专利技术涉及一种基于超声在线监测的材料氢损伤状态判定方法，属于超声波无损检测


技术介绍

[0002]金属氢损伤是指氢与材料交互作用而引起金属材料的力学性能改变的一种现象。无论是金属材料生产过程中产生的内生氢，还是外部环境造成的外生氢，都会进入材料降低其韧塑性及力学性能，导致其抗应力腐蚀性能下降。常见的金属及合金材料如铁素体钢、奥氏体不锈钢、铝合金、钛合金对氢都十分敏感，在含H2/H2S、湿空气、水介质等环境中，这些金属及合金极易发生氢损伤，引起材料开裂或损伤，严重影响结构的安全服役。
[0003]目前，金属材料氢损伤检测方法主要分为破坏性检测方法和无损检测方法。在工业检测领域，对服役设备采用不破坏、不改变或不影响其使用性能的无损检测方法对是保障产品质量的无可替代的检测手段。超声无损检测技术以其快速、便携、操作方便、适用于在役设施等众多优势，在工业检测领域中被广泛使用。现有的超声检测材料氢损伤程度的方法皆处于线性超声领域，即利用超声声速、声衰减等指标来实现检测和表征，但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声在线监测的材料氢损伤状态判定方法，其步骤如下：S1、制备与待测试样同种材质、处理工艺的试样作为标定试样；S2、在标定试样上布至超声换能器，将标定试样置于充氢溶液中进行电解充氢，利用非线性超声系统每隔一段时间采集一次标定试样经过对应充氢时间的非线性超声信号，并对采集的非线性超声信号进行信号处理获得不同充氢时间的相对非线性系数，组成相对非线性系数集合；S3、对相对非线性系数集合进行最优估计计算得到相对非线性最优估计系数集合，并绘制相对非线性最优估计系数与充氢时间的标定曲线和所述标定曲线的n阶导数基曲线；S4、根据标定曲线的n阶导数基准曲线的变化选取参考时间点，记参考时间点个数为p个，选取参考时间点前后相隔10
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60min的时间点为检测时间点，每个参考时间点对应选取q个检测时间点，共m个检测时间点，m＝p*q；选取m个标定试样置于充氢溶液中进行电解充氢，充氢时间分别为m个检测时间点，然后对m个标定试样的实际氢损伤程度进行检测，确定充氢时间与氢损伤状态的关系；S5、根据步骤S3绘制的相对非线性最优估计系数与充氢时间的标定曲线和步骤S4确定的充氢时间与氢损伤状态的关系，建立基于相对非线性最优估计系数变化的氢损伤状态预测模型；S6、判定待测试样的氢损伤状态：在待测试样上布置与S2相同频率的超声换能器，利用非线性超声系统每间隔一段时间采集一次待测试样的非线性超声信号，并对非线性超声信号进行信号处理，获得每个采样时间点待测试样非线性超声信号的相对非线性系数，通过最优估计计算得到每个采样时间点的相对非线性最优估计系数，绘制以时间为横坐标，以相对非线性最优估计系数为纵坐标的待测试样相对非线性最优估计系数的实时曲线，根据步骤S5建立的基于相对非线性最优估计系数变化的氢损伤状态预测模型和待测试样相对非线性最优估计系数的实时曲线，判定待测试样的氢损伤状态。2.根据权利要求1所述的一种基于超声在线监测的材料氢损伤状态判定方法，其特征在于：根据标定曲线的n阶导数基准曲线的变化选取参考时间点的具体方法是：以标定曲线的一阶导数基准曲线中导数为零，且标定曲线的二阶导数基准曲线中导数不为零的充氢时间点为参考时间点。3.根据权利要求1或2所述的一种基于超声在线监测的材料氢损伤状态判定方法，其特征在于：所述对m个标定试样的实际氢损伤程度进行检测，确定充氢时间与氢损伤状态的关系的具体操作是：对m个标定试样的实际氢损伤程度进行检测，将氢损伤程度变化大的检测时间点之间的所对应的参考时间点记为氢损伤特征时间点；以氢损伤特征时间点为分隔点，将氢损伤状态分为不同氢损伤阶段，确定不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：苟国庆，邱菲菲，秦淑芝，陈兵，刘轩，靳军军，闫广隆，李会民，孙万，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：