【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及金屬材料檢測，并且更具體地涉及一種利用磁綜合參數(shù)和熱電勢無損檢測評價雙相不銹鋼熱老化損傷后力學(xué)性能、內(nèi)部微結(jié)構(gòu)損傷狀況和剩余服役壽命情況的方法、系統(tǒng)和終端設(shè)備。
技術(shù)介紹
1、壓水堆核電站一回路主管道對核電站的運行壽命和安全性至關(guān)重要，它是高溫高壓下帶有放射性冷卻劑的流動通道，是系統(tǒng)承壓邊界的一部分。因此，一回路主管道要具備耐高溫高壓、耐腐蝕以及抗輻照損傷等性能。目前，主管道的常用材料是含有鐵素體和奧氏體的雙相不銹鋼(dss)，它具有鐵素體鋼和奧氏體鋼的雙重優(yōu)點。然而，在反應(yīng)堆的長期服役過程中，含有鐵素體和奧氏體的雙相不銹鋼容易發(fā)生熱老化脆化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象主要與鐵素體相中的調(diào)幅分解有關(guān)。
2、在反應(yīng)堆dss的實際應(yīng)用中，力學(xué)性能的劣化問題一直是核工程領(lǐng)域關(guān)注的重點。現(xiàn)有的核電站的實際服役經(jīng)驗和實驗室的基礎(chǔ)研究證明，由于鐵素體中微觀結(jié)構(gòu)和成分的變化，隨著老化時間的推移，熱老化會顯著導(dǎo)致硬度和抗拉強度增加，延展性、夏比沖擊功和斷裂韌性降低，從而導(dǎo)致dss材料的分解和脆化。到目前為止，熱老化對dss微觀結(jié)構(gòu)損傷和力學(xué)性能退化的影響已經(jīng)非常清楚，目前反應(yīng)堆壽命的延長越來越受到關(guān)注，這種壽命延長涉及到許多不可替代設(shè)備的可靠性，例如一次冷卻劑管道、反應(yīng)堆容器內(nèi)部構(gòu)件和其他通常由dss制成的關(guān)鍵部件。
3、基于上述情況，目前亟需一種能夠判斷核用結(jié)構(gòu)材料雙相鋼熱老化損傷后力學(xué)性能、內(nèi)部微結(jié)構(gòu)損傷狀況和剩余服役壽命情況的預(yù)示評價方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請?zhí)峁┝?span style='display:none'>一種雙相鋼熱老化損傷預(yù)示評價方法、裝置和設(shè)備，能夠從基礎(chǔ)理論角度準(zhǔn)確地判定雙相不銹鋼熱老化當(dāng)前服役階段的力學(xué)性能劣化狀況，內(nèi)部微觀缺陷損傷情況，剩余服役壽命情況等多項詳細的評估參數(shù)，從而準(zhǔn)確判斷雙相不銹鋼當(dāng)前服役狀態(tài)。
2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N雙相鋼熱老化損傷預(yù)示評價方法，所述方法包括：根據(jù)雙相鋼材料的成分和初始力學(xué)性能參數(shù)計算生成雙相鋼熱老化服役階段的力學(xué)性能劣化曲線；將鐵素體內(nèi)cr局域富集程度作為特征缺陷定量參數(shù)并采用fe-cr?eam勢函數(shù)計算雙相鋼熱老化服役階段內(nèi)cr元素局域富集程度的變化曲線；建立關(guān)聯(lián)微觀特征缺陷和夏比沖擊功的雙相鋼熱老化損傷力學(xué)模型并計算雙相鋼熱老化服役階段的夏比沖擊功力學(xué)性能參數(shù)；根據(jù)磁綜合參數(shù)和熱電勢參數(shù)計算雙相鋼熱老化服役階段的損傷缺陷狀態(tài)；將所述力學(xué)性能參數(shù)和損傷缺陷狀態(tài)與雙相鋼熱老化服役階段的力學(xué)性能劣化曲線比對，生成雙相鋼材料的剩余服役壽命。
3、在第一方面的一種可選方案中，在計算所述雙相鋼熱老化服役階段內(nèi)力學(xué)性能劣化曲線時，所述方法包括：根據(jù)雙相鋼的元素質(zhì)量百分比計算飽和夏比沖擊功；根據(jù)初始夏比沖擊功和飽和夏比沖擊功計算室溫夏比沖擊功變化曲線的形狀因子和飽和夏比沖擊功量最大變化的一半；根據(jù)雙相鋼材料的化學(xué)成分計算雙相鋼脆化過程的活化能；根據(jù)阿倫尼烏斯公式計算熱老化系數(shù)；利用飽和夏比沖擊功和脆化動力學(xué)來表示室溫夏比沖擊功隨時間和溫度的變化，進而生成雙相鋼熱老化服役階段的力學(xué)性能劣化曲線。
4、在第一方面的一種可選方案中，在生成雙相鋼熱老化服役階段的力學(xué)性能劣化曲線時，所述方法還包括：根據(jù)室溫夏比沖擊功隨熱老化時間的變化情況，計算雙相鋼熱老化服役階段的力學(xué)性能劣化曲線：
5、，
6、，其中，為室溫夏比沖擊功，為飽和夏比沖擊功，為飽和夏比沖擊功量最大變化的一半，為室溫夏比沖擊功變化曲線的形狀因子，為時間對數(shù)。
7、在第一方面的一種可選方案中，在計算雙相鋼熱老化服役階段的力學(xué)性能劣化曲線時，所述方法還包括：判斷夏比沖擊功的是否下降至預(yù)設(shè)閾值，若是，則定義為雙相鋼材料失效，生成飽和節(jié)點時間。
8、在第一方面的一種可選方案中，在計算cr局域富集程度時，所述方法包括：采用fe-cr?eam勢函數(shù)計算鐵素體內(nèi)cr局域富集程度：，其中，為cr原子第k近鄰富集程度，為cr原子鄰域內(nèi)fe原子濃度，為全局cr原子濃度；采用蒙特卡洛方法模擬cr局域富集程度與熱老化時間的關(guān)系；擬合cr元素富集程度與熱老化時間的關(guān)系：，，其中，為cr局域富集程度，t為熱老化服役溫度，t為熱老化時間，為熱平衡時(t→∞)體系最大值，h為關(guān)于熱老化時間t的增長率。
9、在第一方面的一種可選方案中，在計算鐵素體內(nèi)cr局域富集程度后，若，則表示cr原子鄰域內(nèi)fe濃度與全局fe濃度一致，雙相鋼處于固溶狀態(tài)；若，則表示cr原子鄰域內(nèi)大部分為cr原子，雙相鋼處于相分離狀態(tài)。
10、在第一方面的一種可選方案中，在采用蒙特卡洛方法模擬cr局域富集程度與熱老化時間的關(guān)系時，所述方法包括：初始化fe-cr合金模型：fecr原子完全隨機分布，將模擬盒子設(shè)置為預(yù)設(shè)尺寸；利用單空位擴散機制實現(xiàn)fecr原子位置改變；根據(jù)metropolis判據(jù)決定是否接受新的構(gòu)型，根據(jù)kmc時間步長確定物理時間；循環(huán)執(zhí)行，直至達到預(yù)設(shè)模擬步數(shù)。
11、在第一方面的一種可選方案中，在建立關(guān)聯(lián)微觀特征缺陷和夏比沖擊功的雙相鋼熱老化損傷力學(xué)模型時，所述方法包括：將雙相鋼熱老化服役階段內(nèi)cr元素局域富集程度變化曲線的計算方法，代入雙相鋼熱老化服役階段內(nèi)力學(xué)性能劣化曲線的計算方法，生成關(guān)聯(lián)微觀特征缺陷和夏比沖擊功的雙相鋼熱老化損傷力學(xué)模型。
12、在第一方面的一種可選方案中，在雙相鋼熱老化損傷力學(xué)模型建模時，所述方法包括：擬合室溫夏比沖擊功與cr元素富集程度的關(guān)系：
13、，生成夏比沖擊功-cr富集程度、cr元素富集程度-老化時間；根據(jù)飽和節(jié)點時間，生成雙相鋼熱老化服役階段的夏比沖擊功與cr元素富集程度的曲線變化關(guān)系。
14、在第一方面的一種可選方案中，在計算雙相鋼熱老化服役階段的損傷缺陷狀態(tài)時，所述方法包括：擬合實驗測得的熱電勢與熱老化時間的關(guān)系；
15、，，其中，為熱電勢變化，為飽和熱電勢變化，為熱電勢變化關(guān)于熱老化時間的快慢程度，f為熱電勢初期增長率，c為擬合熱電勢與時間關(guān)系曲線時公式的一般常數(shù)，用于擬合公式與曲線的相關(guān)程度，為自然對數(shù)；根據(jù)cr富集程度與熱老化時間的關(guān)系，擬合熱電勢與cr富集程度的關(guān)系；采用pca數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理方法擬合若干個磁學(xué)參數(shù)，生成磁綜合參數(shù)；擬合磁綜合參數(shù)與cr富集程度的關(guān)系：
16、，，其中，y為磁綜合參數(shù)；根據(jù)熱電勢和磁綜合參數(shù)分別與cr富集程度的關(guān)系，生成雙相鋼熱老化服役階段的損傷缺陷狀態(tài)。
17、在第一方面的一種可選方案中，在擬合熱電勢與cr富集程度的關(guān)系時，所述方法包括：
18、計算熱老化時間與熱電勢變化關(guān)系：
19、，其中，；
20、代入cr富集程度與時間關(guān)系：；
21、生成熱電勢與cr富集程度關(guān)系：。
22、在第一方面的一種可選方案中，在生成雙相鋼材料的剩余服役壽命時，所述方法包括：
23、計算夏比沖擊功與熱電勢關(guān)系：
24、。
25、在第一方面的一種可選方案本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種雙相鋼熱老化損傷預(yù)示評價方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評價方法，其特征在于，在計算所述雙相鋼熱老化服役階段內(nèi)力學(xué)性能劣化曲線時，所述方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的評價方法，其特征在于，在生成雙相鋼熱老化服役階段的力學(xué)性能劣化曲線時，所述方法還包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的評價方法，其特征在于，在計算雙相鋼熱老化服役階段的力學(xué)性能劣化曲線時，所述方法還包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評價方法，其特征在于，在計算Cr局域富集程度時，所述方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的評價方法，其特征在于，在計算鐵素體內(nèi)Cr局域富集程度后，若，則表示Cr原子鄰域內(nèi)Fe濃度與全局Fe濃度一致，雙相鋼處于固溶狀態(tài)；若，則表示Cr原子鄰域內(nèi)大部分為Cr原子，雙相鋼處于相分離狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的評價方法，其特征在于，在采用蒙特卡洛方法模擬Cr局域富集程度與熱老化時間的關(guān)系時，所述方法包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的評價方法，其特征在于，在建立關(guān)聯(lián)微觀特征缺陷和夏比
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的評價方法，其特征在于，在雙相鋼熱老化損傷力學(xué)模型建模時，所述方法包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評價方法，其特征在于，在計算雙相鋼熱老化服役階段的損傷缺陷狀態(tài)時，所述方法包括：
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的評價方法，其特征在于，在擬合熱電勢與Cr富集程度的關(guān)系時，所述方法包括：
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的評價方法，其特征在于，在生成雙相鋼材料的剩余服役壽命時，所述方法包括：
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的評價方法，其特征在于，在生成雙相鋼材料的剩余服役壽命時，所述方法包括：
14.一種執(zhí)行權(quán)利要求1-13任一項所述預(yù)示評價方法的雙相鋼熱老化損傷預(yù)示評價裝置，其特征在于，包括：
15.一種具備權(quán)利要求14所述預(yù)示評價裝置的雙相鋼熱老化損傷預(yù)示評價設(shè)備，其特征在于，還包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙相鋼熱老化損傷預(yù)示評價方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評價方法，其特征在于，在計算所述雙相鋼熱老化服役階段內(nèi)力學(xué)性能劣化曲線時，所述方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的評價方法，其特征在于，在生成雙相鋼熱老化服役階段的力學(xué)性能劣化曲線時，所述方法還包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的評價方法，其特征在于，在計算雙相鋼熱老化服役階段的力學(xué)性能劣化曲線時，所述方法還包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評價方法，其特征在于，在計算cr局域富集程度時，所述方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的評價方法，其特征在于，在計算鐵素體內(nèi)cr局域富集程度后，若，則表示cr原子鄰域內(nèi)fe濃度與全局fe濃度一致，雙相鋼處于固溶狀態(tài)；若，則表示cr原子鄰域內(nèi)大部分為cr原子，雙相鋼處于相分離狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的評價方法，其特征在于，在采用蒙特卡洛方法模擬cr局域富集程度與熱老化時間的關(guān)系時，所述方法包括：
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉超，姜妮，肖明坤，羅皎，彭慶，郝劍楠，史芳杰，李乾武，杭玉樺，
申請(專利權(quán))人：西北工業(yè)大學(xué)太倉長三角研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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