本发明涉及一种20G钢材料应变时效脆化无损检测及评估方法。
背景技术：
1993年，某电厂从德国EBV公司进口了100多吨ST45.8/Ⅲ锅炉钢管，用于11座电厂14台锅炉上，而这批钢管先后发生了多次爆管泄漏事故。
2004年6月17日，河南某化肥厂氨分离器出口至冷交换器入口间20钢管道在试压至19.52MPa时，突然爆裂，造成1死1重伤的严重后果。
2007年11月12日，山东某化肥厂氨分离器出口至冷交换器入口间20钢管道发生粉碎性爆破事故。事故管道在使用过程中发生了严重的应变时效脆化现象。
目前来讲，由于事故安全监管体制的不完善，很多未造成人员伤亡的事故案例并没有上报，从而造成了应变时效脆化引发事故的大量统计遗漏。通过各种钢管脆性爆破事故及在役钢管检验结果分析，低碳钢应变时效脆化现象已被证实。
管道的应变时效脆化同材料的间隙原子含量、交货状态、残余应变量、时效时间和温度有很大关系，是材料本身的性质发生脆化的一种现象。材料发生应变时效脆化对材料的服役性能有很大影响，需要一定的技术手段对其脆化状态进行表征。
对材料应变时效脆化的检测，现有的常规检测技术手段中可通过材料的显微组织和结构、冲击吸收能量、拉伸性能、硬度检测来判断材料发生了应变时效脆化。但现有的检测方法都是破坏性的检测方法，无法应用到现场高压容器或管道应变时效脆化程度的检测及评价中。依据现有的标准以及研究成果，冲击吸收能量可作为材料应变时效脆化严重程度的评价依据。
应变时效是以材料拉伸性能的变化来定义的，可以把材料屈服强度的变化作为判断材料是否发生应变时效的依据。根据研究硬度的变化可以表征出材料发生了应变时效脆化，但在特定的硬度变化区间内对应材料的状态较多，不能准确判断具体热处理状态的材料是否发生了应变时效脆化。材料的磁特性检测是一种常见的材料特性检测方法，但应用到材料应变时效脆化的检测及评估尚属首次。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种20G钢材料应变时效脆化无损检测及评估方法。
本发明采取的技术方案为：一种20G钢材料应变时效脆化无损检测及评估方法，包括如下步骤：
S1、对被测设备的状态和区域进行选择，确认被测设备的状态为停车状态，确认被测设备已经进行了完全的自然时效处理或完全的人工时效处理，被测设备的区域要排除具有物理损坏及腐蚀的区域，排除外在因素的影响；
S2、选择相同厚度及热处理状态的试块，用磁化特性测量设备测量其矫顽力，所述的试块的应变量分别为0、2.5％、5％、8％、10％，并且试块行过250摄氏度完全应变时效脆化处理；
S3、用磁化特性测量设备对被测设备进行磁化检测，最终测量值为磁化特性参数矫顽力测试结果的最大值，根据所测得的矫顽力的数值对比试块测得的矫顽力的数值判断出被测设备的应变量为多少，并且磁化检测要注意避开被测设备结构上的应力集中部位，对被测设备的均匀受力的部位校准时要对矫顽力增加或减少的数值进行扣除，对被测设备上应变时效脆化怀疑部位要选取不同测试方向对设备进行检测；
S4、根据下表来评估判断20G材料是否发生了应变时效脆化以及发生了什么程度的应变时效脆化；
其中20G钢材料分组编号采用4位数字，第一位表示管段编号，2表示2#管段、氮含量30ppm，3表示3#管段、氮含量49ppm，4表示4#管段、氮含量68ppm，第二位表示预制变形前热处理状态，1表示交货态、2表示正火态、3表示不完全退火态，第三位表示试件的塑性应变量，1表示0％、2表示2.5％、3表示5％、4表示10％的塑性应变量，第四位表示时效和高温去应力退火状态，1表示仅有预制变形，2表示预制变形后时效，3表示时效后高温去应力退火。
其中，本发明中的表1是发明人通过大量的实验所得。本发明以20G钢材料的冲击吸收能量值作为材料应变时效脆化程度的破坏性判据，对比分析磁化特性参数矫顽力与不同热处理及应变状态设备材料冲击吸收能量值对应关系，确定以矫顽力值作为材料应变时效脆化程度的非破坏性判据，通过划分检测区间从而对20G设备材料的应变时效脆化进行有效评估。
本发明重复性强，测试过程简单方便，并且是对材料的应变时效脆化进行非破坏性的现场无损检测，可以判别应变时效脆化严重的管道，预防应变时效脆化事故的发生，减少企业损失，社会效益明显。
具体实施方式
实施例一：
首先确定待测管道的状态和区域，确定待测管道为停车状态，并且待测管道已经进行了完全的人工时效处理，而且待测管道的测试区域没有具有物理损坏及腐蚀的区域。
然后确定待测管道试样状态为交货态，交货状态为热轧态，氮含量30ppm。
接着选择相同厚度并且应变量为0、2.5％、5％、10％的正火态试块，用磁化特性测量设备测量其矫顽力，测试结果分别为2A/cm、5.4A/cm、6A/cm、6.7A/cm；
再用磁化特性测量设备对待测管道进行多次磁化检测，选取待测管道变形量最大的弯头外弧测进行测量，测量部位选择管道的弯头外弧侧，测试方向为平行于弯头轴向，测量值分别为6.0A/cm、5.7A/cm、5A/cm、5.9A/cm，选取测量值的最大值6.0A/cm为矫顽力值，与试块的测量结果进行对比，确定待测管道的应变量为5％；
根据待测管道氮含量为30ppm，确定第一位数为2，根据待测管道为交货态，确定第二位数为1，根据待测管道的应变量为5％确定第三位数为3，再根据表1来判断待测管道属于2132状态试样区间，判断待测管道发生了严重脆化；
待测管道经过冲击吸收能量测试结果为4.17J，属于严重脆化，所以矫顽力测试判定结果与冲击吸收能量测试结果相符合。
实施例二：
首先确定待测管道的状态和区域，确定待测管道为停车状态，并且待测管道已经进行了完全的人工时效处理，而且待测管道的测试区域没有具有物理损坏及腐蚀的区域。
然后确定待测管道试样状态为交货态，交货状态为热轧态，氮含量30ppm。
接着选择相同厚度并且应变量为0、2.5％、5％、10％的正火态试块，用磁化特性测量设备测量其矫顽力，测试结果分别为2A/cm、5.4A/cm、6A/cm、6.7A/cm；
再用磁化特性测量设备对待测管道进行多次磁化检测，选取待测管道的直线部位进行测量，测试方向为平行于管道方向，测量值分别为2.1A/cm、1.7A/cm、1.3A/cm、1.5A/cm，选取测量值的最大值2.1A/cm为矫顽力值，与试块的测量结果进行对比，确定待测管道的应变量为0％；
根据待测管道氮含量为30ppm，确定第一位数为2，根据待测管道为交货态，确定第二位数为1，根据待测管道的应变量为5％确定第三位数为1，再根据表1来判断待测管道属于2111状态试样区间，判断待测管道发生了中度脆化；
待测管道经过冲击吸收能量测试结果为38.25J，属于中度脆化，所以矫顽力测试判定结果与冲击吸收能量测试结果相符合。
实施例三：
首先确定待测管道的状态和区域，确定待测管道为停车状态，并且待测管道已经进行了完全的人工时效处理，而且待测管道的测试区域没有具有物理损坏及腐蚀的区域。
然后确定待测管道试样状态为不完全退火态，氮含量68ppm。
接着选择相同厚度并且应变量为0、2.5％、5％、10％的正火态试块，用磁化特性测量设备测量其矫顽力，测试结果分别为2A/cm、5.4A/cm、6A/cm、6.7A/cm；
再用磁化特性测量设备对待测管道进行多次磁化检测，选取待测管道的弯头内弧侧进行测量，测试方向为平行于弯头轴向，测量值分别为1.3A/cm、1.6A/cm、2.0A/cm、2.0A/cm，选取测量值的最大值2.0A/cm为矫顽力值，与试块的测量结果进行对比，确定待测管道的应变量为0％；
根据待测管道氮含量为68ppm，确定第一位数为4，根据待测管道为不完全退火态，确定第二位数为3，根据待测管道的应变量为0％确定第三位数为1，再根据表1来判断待测管道属于4311状态试样区间，判断待测管道未发生脆化；
待测管道经过冲击吸收能量测试结果为80.14J，属于未脆化，所以矫顽力测试判定结果与冲击吸收能量测试结果相符合。
实施例四：
首先确定待测管道的状态和区域，确定待测管道为停车状态，并且待测管道已经进行了完全的人工时效处理，而且待测管道的测试区域没有具有物理损坏及腐蚀的区域。
然后确定待测管道试样状态为正火态，氮含量30ppm。
接着选择相同厚度并且应变量为0、2.5％、5％、10％的正火态试块，用磁化特性测量设备测量其矫顽力，测试结果分别为2A/cm、5.4A/cm、6A/cm、6.7A/cm；
再用磁化特性测量设备对待测管道进行多次磁化检测，选取待测管道的弯头内弧侧进行测量，测试方向为平行于弯头轴向，测量值分别为5.0A/cm、4.9A/cm、5.1A/cm、5.6A/cm，选取测量值的最大值5.6A/cm为矫顽力值，与试块的测量结果进行对比，确定待测管道的应变量为2.5％；
根据待测管道氮含量为30ppm，确定第一位数为2，根据待测管道为正火态，确定第二位数为2，根据待测管道的应变量为2.5％确定第三位数为2，再根据表1来判断待测管道属于2222状态试样区间，判断待测管道未发生脆化；
待测管道经过冲击吸收能量测试结果为121.28J，属于未脆化，所以矫顽力测试判定结果与冲击吸收能量测试结果相符合。
以上仅为大量实验中的四个具体实施方式，经过大量实验表明本发明测试结果与现有技术测得的结果相同。