本發(fā)明涉及鋼制氣瓶無(wú)損檢測(cè)，具體涉及一種基于非線性超聲技術(shù)的鋼制氣瓶疲勞損傷量化評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

1、鋼制氣瓶作為重要的高壓容器被廣泛用于氣體的存儲(chǔ)和運(yùn)輸，但長(zhǎng)期處于高壓和周期性載荷環(huán)境中，易受到疲勞損傷影響，逐漸形成微裂紋甚至宏觀裂紋，帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)(如超聲波、射線和磁粉檢測(cè))對(duì)早期疲勞損傷的靈敏度有限，尤其難以檢測(cè)氣瓶?jī)?nèi)部微觀結(jié)構(gòu)變化或微裂紋，導(dǎo)致氣瓶可能在失去大部分安全儲(chǔ)備后才被發(fā)現(xiàn)問題。

2、非線性超聲技術(shù)近年來(lái)被證明是一種有效檢測(cè)金屬疲勞損傷的方法。它基于聲波傳播時(shí)的高次諧波效應(yīng)，對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)變化非常敏感，能夠更早期地檢測(cè)到位錯(cuò)和晶界滑移等現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)疲勞損傷的精確量化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于非線性超聲的氣瓶疲勞損傷量化評(píng)價(jià)方法，以提高早期識(shí)別和準(zhǔn)確量化損傷的能力，為氣瓶的安全管理提供技術(shù)支持。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于非線性超聲數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的鋼制氣瓶疲勞損傷量化評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：

3、(1)氣瓶出廠時(shí)選取無(wú)缺陷的氣瓶，并獲得氣瓶相關(guān)的材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)；

4、(2)根據(jù)氣瓶結(jié)構(gòu)參數(shù)及材料參數(shù)，利用彈性波動(dòng)理論建立周向?qū)Рǖ念l散方程，求解頻散方程，并繪制周向?qū)Рǖ念l散曲線；

5、(3)通過(guò)頻散曲線中基頻與二倍頻相速度相同的點(diǎn)確定激發(fā)頻率；

6、(4)根據(jù)snell定律確定聲波入射角度，設(shè)計(jì)傳感器斜楔；

7、(5)將傳感器斜楔固定在氣瓶上，對(duì)出廠氣瓶進(jìn)行非線性超聲檢測(cè)作為初始參照，并對(duì)充放氣不同次數(shù)的氣瓶分別檢測(cè)，計(jì)算相對(duì)非線性系數(shù)；

8、(6)對(duì)上述不同充放氣次數(shù)和相對(duì)非線性系數(shù)進(jìn)行擬合，繪制相對(duì)非線性系數(shù)隨充放氣次數(shù)的變化曲線，用于無(wú)縫鋼瓶全生命周期的損傷的量化評(píng)價(jià)。

9、步驟(1)中氣瓶出廠時(shí)選取無(wú)缺陷的氣瓶是指，針對(duì)要出廠的氣瓶經(jīng)過(guò)目視檢測(cè)和100％超聲檢測(cè)和100％磁粉檢測(cè)，內(nèi)外部均無(wú)任何缺陷。

10、步驟(5)中，將傳感器斜楔固定在氣瓶上，首先對(duì)出廠的氣瓶分區(qū)域進(jìn)行非線性超聲檢測(cè)，然后令其服役一段時(shí)間后再次進(jìn)行非線性超聲檢測(cè)，通過(guò)多次試驗(yàn)，得到氣瓶不同充放氣次數(shù)、不同疲勞程度下的非線性系數(shù)，并與原始的非線性系數(shù)進(jìn)行比較，得到歸一化相對(duì)聲非線性系數(shù)。

11、本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：鋼制氣瓶疲勞程度的量化評(píng)價(jià)通過(guò)歸一化非線性系數(shù)直觀反映氣瓶損傷的累積狀態(tài)，提供清晰的疲勞損傷演變規(guī)律，便于為氣瓶制定科學(xué)維護(hù)計(jì)劃，降低失效風(fēng)險(xiǎn)，提高氣瓶使用的安全性和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種基于非線性超聲數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的鋼制氣瓶疲勞損傷量化評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于非線性超聲數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的鋼制氣瓶疲勞損傷量化評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟(1)中氣瓶出廠時(shí)選取無(wú)缺陷的氣瓶是指，針對(duì)要出廠的氣瓶經(jīng)過(guò)目視檢測(cè)和100％超聲檢測(cè)和100％磁粉檢測(cè)，內(nèi)外部均無(wú)任何缺陷。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于非線性超聲數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的鋼制氣瓶疲勞損傷量化評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟(5)中，將傳感器斜楔固定在氣瓶上，首先對(duì)出廠的氣瓶分區(qū)域進(jìn)行非線性超聲檢測(cè)，然后令其服役一段時(shí)間后再次進(jìn)行非線性超聲檢測(cè)，通過(guò)多次試驗(yàn)，得到氣瓶不同充放氣次數(shù)、不同疲勞程度下的非線性系數(shù)，并與原始的非線性系數(shù)進(jìn)行比較，得到歸一化相對(duì)聲非線性系數(shù)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于非線性超聲數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的鋼制氣瓶疲勞損傷量化評(píng)價(jià)方法，對(duì)于出廠或在役的同種材料的鋼制氣瓶，經(jīng)過(guò)非線性超聲檢測(cè)能夠確定其非線性系數(shù)的變化，對(duì)不同充放氣次數(shù)和相對(duì)非線性系數(shù)進(jìn)行擬合，繪制相對(duì)非線性系數(shù)隨充放氣次數(shù)的變化曲線，用于無(wú)縫鋼瓶全生命周期的損傷的量化評(píng)價(jià)。非線性超聲系數(shù)的變化也對(duì)應(yīng)其內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的演化，因此通過(guò)非線性系數(shù)量化鋼瓶的疲勞程度，為氣瓶全生命周期的安全監(jiān)管提供技術(shù)支撐。

技術(shù)研發(fā)人員：劉懌歡,郭勇,楊颯,祖寧,郭青源,賀柏達(dá),張晉軍,李菊峰,李超月,趙惠,于海旭,郭琪,楊陽(yáng),王璇,牛衛(wèi)飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院（天津市特種設(shè)備事故應(yīng)急調(diào)查處理中心）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28