Page 67 - 无损检测2023年第十期

曾晨明, 等:

基于磁巴克豪森效应的 P92钢热老化状态检测

材料硬度、 屈服强度和冲击吸收功等力学性能变
化 [ 3 ] , 当材料的力学性能不能满足实际工作需求时,
需要对其进行更换, 否则就会引发安全事故。因此
为确保火电厂安全有效地运行, 需要对 P92钢材料
的热老化程度进行监测。
P92钢材料的无损检测方法主要有超声检测和
磁巴克豪森噪声( MBN ) 检测。超声检测方法需要
耦合剂且设备昂贵, 不适用于 P92钢热老化程度的
检测。 P92钢热老化的根本原因是位错密度变化和 图2 P92钢热老化检测仪器硬件框图
金属相析出等微观结构的改变 [ 4-6 ] , 而 MBN 信号对
1.2 基于小波包分解算法的硬度测定试验
此类缺陷敏感, 可在保证材料完整性的同时进行检 [ 9 ]
应用小波包算法需选择合适的小波基函数 ,
测, 同时检测便捷, 适用于现场和在线检测 [ 7-8 ] 。
选用 Dme y 小波函数作为小波基函数, 其具有良好
1 试验与分析 的对称 性 和 光 滑 性, 可 以 进 行 快 速 离 散 小 波 变
换 [ 10 ] , 能够有效呈现 MBN 信号中的有用信息。
1.1 试样制备与 MBN 信号测量 检测标准 P92钢得到其 MBN 信号, 其基于启
试验对象为进口威曼高登 P92耐热钢, 该材料 发式阈值原则的硬阈值方法和软阈值方法 [ 11 ] 的降

用于国内某电厂超超临界机组主蒸汽管道。
噪信号图像如图3所示。
为了方便后续对被测试件进行扫描电镜和电子
背散射衍射分析技术的观测和研究, 设计 P92钢试件
的尺寸为15mm×15mm×1mm ( 长×宽×高), 所

检测的 P92钢试件分为两种, 一种是已知硬度( HB )
分别为165 , 175 , 185 , 205 , 215的试件, 另一种是已知
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服役时间分别为0 , 3×10 , 4.9×10 , 5.6×10 , 7×

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10 , 9.3×10 h的试件, 试件实物如图1所示。

图1 P92钢试件实物
基于 MBN 产生原理研制了一套 P92钢热老化
检测仪器, 检测仪器的硬件框图如图2所示。该仪
器整体设计轻巧, 并通过增加大容量的锂电池组进
行供电, 使检测仪器能够用于现场检测。 图3 MBN 信号启发式阈值原则降噪信号图像
MBN 信号检测的缺点是信噪比低, 虽然在获 采用启发式阈值原则的硬阈值、 软阈值方法
取 MBN 信号的过程中通过硬件高通滤波电路滤除 对硬度分别为165 , 175 , 185 , 205 , 215的 P92钢试
了低频干扰成分, 但硬件以及周围环境的干扰仍然 件进行基于 MBN 的检测, 对检测结果进行量化,
会使得 MBN 信号信噪比降低。故为了提高信噪 其能量比和均方根误差如表 1 所示。从表 1 可
比, 选用时、 频域相结合进行信号分解的小波包算法 知, 启发式硬阈值的方法对 MBN 信号进行降噪处
以及可以对信号进行自适应分解的 VMD 算法来对 理时的能量比大、 均方根误差小, 可以获得较好的
MBN 信号进行处理。 滤波效果。
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2023年 第45卷 第10期
无损检测