专利名称：一种利用超声波确定高温高压构件使用寿命和可靠度的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用超声波确定高温高压构件使用寿命和可靠度的方法， 属于高温构件寿命预测技术领域。
背景技术：
专利授权公开号CN1207550C，通过对未老化以及处于不同老化程度的材料 进行蠕变断裂加速实验，采用老化特征参数测量法描述不同样品的老化程度， 并根据老化因子和与蠕变寿命之间的表达式计算蠕变使用寿命。考虑到该方法 的试验周期相对较长，存在一定程度的材料损失，以及现场情况更为复杂的特 点，有必要开发一种能够对高温高压构件进行直接检测并获取其使用寿命以及 相关的可靠度的方法与装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于超声检测评估高温高压构件使用 寿命的方法。
本发明采用的技术方案如下
超声波在材料中的传播速率与其损伤状态相关，利用超声测试装置获得被 检构件中的超声纵波速度V,，以损伤状态参数Dv表征材料的劣化程度；对于具 有不同损伤状态参数Dv的材料，测试获得其高温持久性能；被测材料的持久性 能曲线与材料原始状态的持久性能曲线进行对比，与原始状态材料的持久性能 曲线相比，处于损伤状态的材料持久性能曲线将发生偏离，这一偏离平均值记作Z ，进而建立损伤状态参数Dv与高温持久性能的偏离平均值Z之间的关系；
根据2 = J + "尸^，n] —^g(力计算在设定温度T和应力O下构件的使用寿命tr， 其中A为持久性能分布参数。
本发明的持久性能分布参数A服从正态分布，可通过下式获得
* = o(4)，其中R为选取的可靠度，o(A为正态分布函数，S为分布方差。
在提供被检材料基本参数、构件的服役工况(如使用温度T、使用应力o等) 的情况下，通过对不同损伤状态材料中超声纵波速率v的测定，输出相关的材 料损伤状态参数Dv，并依据材料损伤状态参数Dv与高温持久性能的偏离平均值 Z之间的关系，计算确定在温度T、应力o和可靠度R下构件的使用寿命tr; 不仅如此，利用该系统，还可以实现在特定温度T、应力o和使用寿命tr下确 定构件使用寿命的可靠度R。
本发明的有益效果是该方法不仅可以确定在设定可靠度下高温高压构件的 使用寿命，还可以用于确定在设定温度、应力和服役时间下高温高压构件服役 的可靠性。
图1是超声检测探头及连接装置，以及确定高温高压构件使用寿命的流程图。 其中模块1是超声探头；模块2是信息获取模块；模块3是寿命计算模块;
模块4是寿命预测结果显示模块。
图2是超声检测探头及连接装置，以及确定高温高压构件可靠度的流程图。 其中模块l是超声探头；模块5是信息获取模块；模块6是可靠度计算模
块；模块7是可靠度预测结果显示模块。
具体实施例方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。 实施例1
图1是利用超声检测探头及连接装置确定高温高压构件使用寿命的流程图。
在模块1中通过超声探头获得超声波在材料中的纵波波形，并转换为超声波速
率V;在模块2中获得获取被检材料信息(材料种类、构件尺寸)和预测信息(服
役温度T、服役应力。和可靠度R);在模块3中，通过数值转换算法，根据不
同材料中具有的超声纵波速率v与材料损伤状态参数Dv之间的关系确定Dv值，
根据材料损伤状态参数Dv与高温持久性能的偏离平均值Z之间的关系确定2 值，根据可靠度R与持久性能分布参数A关系i -①^l)确定A值，进而根据关
系Z二^( + /[尸",:0]-10§(0")确定在温度T和应力o和可靠度R下构件的使用寿 命t.;在模块4中显示预测信息及预测的使用寿命结果。 实施例2
图2是利用超声检测探头及连接装置确定高温高压构件使用寿命的流程图。 其中模块1与实施例1中一致，通过超声探头获得超声波在材料中的纵波波形， 并转换为超声波速率v;在模块5中获得获取被检材料信息(材料种类、构件尺 寸)和预测信息(服役温度T、服役应力o和服役时间t》；在模块6中，通过 数值转换算法，根据不同材料中具有的超声纵波速率v与材料损伤状态参数Dv 之间的关系确定Dv值，根据材料损伤状态参数Dv与高温持久性能的偏离平均 值Z之间的关系确定Z值，根据关系之=^4 + /[尸(~,:0]-10§(^确定在温度T、
应力o和服役时间tr下的分布参数A，根据可靠度R与持久性能分布参数A关 系/ = d)(^确定R值，进而在模块7中显示预测信息及预测的构件使用可靠度R。
权利要求
1. 一种利用超声波确定高温高压构件使用寿命和可靠度的方法，其特征在于(1)利用超声测试装置获得被检构件中的超声纵波速度V1，以损伤状态参数DV表征材料的劣化程度；对于具有不同损伤状态参数DV的材料，测试获得其高温持久性能；被测材料的持久性能曲线与材料原始状态的持久性能曲线进行对比，与原始状态材料的持久性能曲线相比，处于损伤状态的材料持久性能曲线将发生偏离，这一偏离平均值记作<overscore>Z</overscore>，进而建立损伤状态参数DV与高温持久性能的偏离平均值<overscore>Z</overscore>之间的关系；根据<overscore>Z</overscore>＝A+f[P(tr，T)]-log(σ)计算在设定温度T和应力σ下构件的使用寿命tr，其中f[P(tr，T)]＝C1+C2×exp(C3×P(tr，T))，A为持久性能分布参数；持久性能分布参数A服从正态分布，通过下式获得其中R为选取的可靠度，为正态分布函数，s为分布方差；(2)根据被检材料基本参数、构件的服役工况，通过对不同损伤状态材料中超声纵波速率V1的测定，输出相关的材料损伤状态参数Dv，并依据材料损伤状态参数Dv与高温持久性能的偏离平均值<overscore>Z</overscore>之间的关系，计算确定在温度T、应力。和可靠度R下构件的使用寿命tr。
全文摘要
一种用于利用超声波获得高温高压构件使用寿命和可靠度的方法，属于高温构件寿命预测技术领域。其特征是利用超声仪获得在被检材料中的超声波速率V<sub>1</sub>；根据超声波速率V<sub>1</sub>获得材料损伤状态参数Dv，并进而获得损伤材料偏离高温持久性能的平均值Z；根据Z＝A+f[P(t<sub>r</sub>，T)]-log(σ)计算在设定温度T和应力σ下构件的使用寿命t<sub>r</sub>，其中A为持久性能分布参数，通过下式获得R＝Φ(A/s)，其中R为选取的可靠度，Φ(A/s)为正态分布函数，s为分布方差。本发明的有益效果是该方法不仅可以确定在设定可靠度下高温高压构件的使用寿命，还可以用于确定在设定温度、应力和服役时间下高温高压构件服役的可靠性。
文档编号G01N29/04GK101509898SQ20091001091
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者萍 李, 李东明, 来 王, 杰 赵, 马海涛, 黄明亮 申请人:大连理工大学