1火電機(jī)組異種鋼焊接接頭劣化等級評估指南本文件給出了火電機(jī)組異種鋼焊接接頭劣化等級評估建議，包括評估方法、儀器設(shè)備、檢測、所用設(shè)備、操作步驟、數(shù)據(jù)處理與等級判定。本文件適用于火電機(jī)組中工作溫度高于等于450℃、工作壓力高于等于5.9MPa條件下的異種鋼焊接接頭劣化等級評估。本文件不適用于：——接頭表面存在宏觀裂紋、嚴(yán)重腐蝕、機(jī)械損傷或氧化皮過厚等影響傳感器耦合與信號采集的情況；——焊縫幾何形狀復(fù)雜或空間位置狹窄，導(dǎo)致檢測探頭無法穩(wěn)定接觸和掃查的接頭。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T45380組織結(jié)構(gòu)損傷非線性超聲檢測方法NB/T47013.3承壓設(shè)備無損檢測第3部分：超聲檢測DL/T438火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程DL/T752火力發(fā)電廠異種鋼焊接技術(shù)規(guī)程DL/T869火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程SN/T5496金屬材料疲勞特性的評價(jià)非線性超聲法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1異種鋼焊接接頭dissimilarmetalweldedjoint由不同合金系統(tǒng)材料（如馬氏體鋼與奧氏體鋼）連接形成的焊接接頭。3.2非線性超聲系數(shù)β表示聲波在材料中傳播過程中由非線性效應(yīng)（如微裂紋、位錯、微孔洞等）產(chǎn)生的高次諧波與基波幅值比值的物理量，用于表征材料微損傷程度，其隨損傷程度變化的典型趨勢參見GB/T45380。3.3磁巴克豪森噪聲峰值Mmax磁化過程中，由磁疇突然變化產(chǎn)生的瞬態(tài)電信號幅值，反映材料的微觀組織變化及應(yīng)力狀態(tài)。24評估方法采用非線性超聲技術(shù)與磁巴克豪森噪聲技術(shù)對異種鋼焊接接頭進(jìn)行無損檢測，采集β和Mmax參數(shù)值，結(jié)合老化時(shí)間和材料組織狀態(tài)進(jìn)行評估。5儀器和設(shè)備5.1非線性超聲檢測儀發(fā)射頻率5MHz，接收頻率10MHz，配備帶通濾波器和數(shù)字示波器，信號處理含快速傅里葉變換（FFT）模塊，誤差不大于±5%。5.2磁巴克豪森測試儀定制MBN傳感器系統(tǒng)，激勵頻率200Hz±5Hz，采樣頻率≥2MHz，峰值誤差不大于±7%。5.3溫度測量儀器精確度±0.1℃,用于監(jiān)測檢測環(huán)境溫度以確保測試穩(wěn)定性，推薦使用紅外測溫儀或熱電偶。6檢測6.1非線性超聲基于聲波在材料中傳播時(shí)，由于微結(jié)構(gòu)非線性（如微裂紋、位錯、微孔洞等）引起諧波響應(yīng)的現(xiàn)象。通過測量二次諧波與基波幅值之比(β系數(shù)）來量化劣化程度。6.2磁巴克豪森噪聲基于交變磁場作用下材料磁疇運(yùn)動產(chǎn)生的隨機(jī)電信號，該信號峰值（Mmax）與材料的位錯密度、殘余應(yīng)力及微觀組織變化密切相關(guān)。7操作步驟7.1安全要求進(jìn)行現(xiàn)場檢測時(shí)，所有操作應(yīng)遵守現(xiàn)場安全工作規(guī)程。檢測前應(yīng)確認(rèn)被檢部件表面溫度已降至安全范圍（建議低于50℃),避免燙傷。必要時(shí)，操作人員應(yīng)佩戴防燙傷等個人防護(hù)用品。操作人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場要求正確佩戴安全帽、防護(hù)手套、防護(hù)鞋等個人防護(hù)用品。使用儀器設(shè)備時(shí)，應(yīng)確保電源連接穩(wěn)固可靠，防止發(fā)生觸電事故。7.2質(zhì)量控制與環(huán)境要求7.2.1環(huán)境控制推薦的檢測環(huán)境溫度為20±5℃,相對濕度應(yīng)低于80%。若現(xiàn)場環(huán)境無法滿足，應(yīng)在報(bào)告中詳細(xì)記錄實(shí)際溫濕度及其可能對數(shù)據(jù)造成的影響。檢測區(qū)域應(yīng)遠(yuǎn)離大型電機(jī)、變頻器、焊接作業(yè)等強(qiáng)電磁干擾源。開始檢測前，宜使用儀器檢查背景電磁噪聲水平，確保其不影響信號的有效采集。7.2.2數(shù)據(jù)復(fù)核在同一位置的重復(fù)測量（建議不少于3次）結(jié)果應(yīng)具有良好的一致性。若數(shù)據(jù)離散度過大，應(yīng)檢查耦合狀態(tài)、表面條件或環(huán)境干擾，并重新測量。對于采集過程中出現(xiàn)明顯偏離趨勢的異常數(shù)據(jù)點(diǎn)，應(yīng)立即分析原因（如探頭接觸不良、瞬時(shí)干擾等）并進(jìn)行重復(fù)測量驗(yàn)證。無法復(fù)現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)在報(bào)告中予以說明，并根據(jù)評估需要決定是否剔除。7.2.3非線性超聲檢測表面準(zhǔn)備：表面光潔度應(yīng)符合NB/T47013.3的要求，試驗(yàn)時(shí)涂抹超聲耦合劑（如水基凝膠）。3儀器校準(zhǔn)：非線性超聲檢測儀應(yīng)至少每年由具備相應(yīng)資質(zhì)的計(jì)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行一次全面校準(zhǔn)，校準(zhǔn)證書應(yīng)在有效期內(nèi)。用于校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)試塊符合GB/T45380要求。檢測點(diǎn)選擇：選擇焊縫中心、熔合區(qū)、熱影響區(qū)和母材各設(shè)檢測點(diǎn)。信號采集：使用SNAP系統(tǒng)發(fā)送脈沖信號，記錄二次諧波，每點(diǎn)重復(fù)測試3次，取平均β值。7.2.4磁巴克豪森噪聲檢測探頭調(diào)試：在標(biāo)準(zhǔn)磁性試件上校準(zhǔn)MBN傳感器，確保激勵頻率穩(wěn)定在200Hz±5Hz。掃描路徑：將探頭安裝在滑臺上，沿焊縫軸向以1mm/s速度勻速移動，覆蓋焊縫中心及兩側(cè)各10mm區(qū)域。數(shù)據(jù)提?。簡訏卟檠b置，儀器同步采集并記錄沿整個掃描路徑的磁巴克豪森噪聲信號。為降低隨機(jī)信號的干擾，應(yīng)在同一掃描路徑上重復(fù)掃查測量至少3次。將3次掃描獲得的Mmax分布曲線進(jìn)行平均化處理，得到一條平滑且更具代表性的Mmax分布曲線，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和繪圖。8數(shù)據(jù)處理8.1非線性系數(shù)計(jì)算………………（1）式中：A2——二次諧波幅度；A1——基波幅度。（照此修改）8.2Mmax值統(tǒng)計(jì)Mmax隨距離或老化時(shí)間變化計(jì)算：Mmax(d)=f(d)……………（2）式中：Mmax(d)——距離焊縫中心d（mm）處的磁巴克豪森噪聲峰值；f(d)——空間變化函數(shù)，通過試驗(yàn)確定。Mmax(t)=M0+k(t-T0) （3）式中：Mmax(t)——老化時(shí)間t時(shí)的磁巴克豪森噪聲峰值；M0——初始Mmax值；k——變化率；T0——劣化拐點(diǎn)，定義為微觀組織顯著變化開始的時(shí)間。49評估判定9.1參數(shù)計(jì)算9.1.1變化量△β=β(t)-β0…………（4）△Mmax=Mmax(t)-Mmax0…………（5）式中：△β——非線性超聲系數(shù)的絕對變化量；β(t)——服役時(shí)間t時(shí)的非線性超聲系數(shù)；β0——初始非線性超聲系數(shù)；△Mmax——磁巴克豪森噪聲峰值的絕對變化量；Mmax(t)——服役時(shí)間t（h）時(shí)的磁巴克豪森噪聲峰值；Mmax0——初始磁巴克豪森噪聲峰值。9.1.2相對變化率評估指標(biāo)的相對變化率按下列公式計(jì)算：……………………（6）式中：ηβ——非線性超聲系數(shù)的相對變化率；ηMmax——磁巴克豪森噪聲峰值的相對變化率。9.2劣化狀態(tài)分級標(biāo)準(zhǔn)將異種鋼焊接接頭劣化狀態(tài)劃分為三個等級，具體見表1。各等級閾值的設(shè)定經(jīng)過了實(shí)驗(yàn)室加速老化試驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用案例的驗(yàn)證，詳細(xì)內(nèi)容參見附錄B。5表1劣化等級判定ηM相對變化率max測測9.3評估流程按如下步驟開展劣化狀態(tài)評估：a)測量：獲得服役期β和Mmax實(shí)測值；b)計(jì)算：按公式（6）和（7）計(jì)算相對變化率；c)對照分級：結(jié)合表1確定狀態(tài)等級，當(dāng)兩個評估指標(biāo)(β和Mmax的相對變化率）的評估結(jié)果不一致時(shí)，應(yīng)以其中較高的劣化等級作為最終判定結(jié)論；d)報(bào)告建議：根據(jù)評估等級提出運(yùn)行或維修建議。10報(bào)告要求檢測報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容：a)檢測依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編號與名稱；b)樣品信息（接頭類型、部位、工況、運(yùn)行小時(shí)數(shù)、材料牌號如P91與TP347H、焊接方法如TIG或SMAW）；c)檢測方法與設(shè)備參數(shù)；d)β與Mmax原始數(shù)據(jù)及圖表；e)劣化等級判定及建議。6附錄A（資料性）分級標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證案例A.1引言本附錄旨在通過實(shí)驗(yàn)室加速老化試驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用案例，為正文9.2節(jié)表1中設(shè)定的劣化分級閾值提供技術(shù)支持和驗(yàn)證依據(jù)。A.2實(shí)驗(yàn)室加速老化試驗(yàn)驗(yàn)證案例A.2.1試驗(yàn)方法選取典型P91-TP347H異種鋼焊接接頭試樣，在625℃下進(jìn)行長時(shí)高溫加速老化試驗(yàn)。在0h，1500h，3000h等關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)取出試樣，在相同位置分別進(jìn)行非線性超聲、磁巴克豪森檢測和金相組織分析。A.2.2試驗(yàn)結(jié)果β和Mmax相對變化率隨老化時(shí)間的變化曲線圖見圖1。對關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行金相檢驗(yàn):a）初始階段（0h）：組織正常，β和Mmax值為初始值。7圖2TP347側(cè)金相顯微組織圖（0h）b）II級關(guān)注階段（1500h）：金相中觀察到碳化物聚集長大，位錯密度增加。此時(shí)β相對變化率約為25%，Mmax相對變化率約為18%，與II級（關(guān)注）的范圍（15%～40%/10%～30%）吻合。圖2TP347側(cè)金相顯微組織圖（1500h）c）III級預(yù)警階段（3000h）：金相中觀察到明顯的蠕變孔洞在熔合線附近萌生。此時(shí)β相對變化率達(dá)到42%，Mmax相對變化率達(dá)到35%，驗(yàn)證了III級（預(yù)警）閾值（>40%/>30%）設(shè)定的合理性。8圖3TP347側(cè)金相顯微組織圖（3000h）A.3現(xiàn)場應(yīng)用與解剖檢驗(yàn)驗(yàn)證案例A.3.1背景某電廠3號機(jī)組主蒸汽管道P91-TP347H