電阻法在金屬材料蠕變損傷檢測中的運用

黃宜斌

（福建省中試所電力調(diào)整試驗有限責(zé)任公司，福建 福州 350001）

一般而言，蠕變損傷是長期工作所引起的，并且在宏觀和微觀上均有一定的體現(xiàn)。運用電阻法在金屬材料蠕變損傷的檢測中，會在微觀上體現(xiàn)的更加突出。從蠕變損傷的過程來看，晶界上微小的孔洞、微孔互相連接所形成的一些裂紋、晶界微裂紋形成的宏觀裂紋等等，均是判斷的主要標(biāo)準(zhǔn)，如果金屬材料出現(xiàn)了破裂，則代表著微觀上的損壞非常嚴(yán)重，宏觀上的體現(xiàn)突出，要盡量的更換金屬材料，而不是單純的進行維護。在此，本文主要對電阻法在金屬材料蠕變損傷檢測中的運用進行討論。

一、金屬材料在蠕變過程中電阻率的變化

對于金屬材料而言，蠕變損傷出現(xiàn)后，應(yīng)通過一些具有代表性的指標(biāo)來進行檢測。運用電阻法在檢測過程中，主要是觀察金屬材料蠕變過程中電阻率的變化情況，根據(jù)不同的變化來進行判定，并且要結(jié)合實際的情況來確定，避免出現(xiàn)檢測上的失誤。

（一）蠕變損傷

現(xiàn)階段的金屬材料雖然在性能和壽命上均有一定的提升，但并不代表著金屬能夠完全抵御各種環(huán)境上的壓力。高溫、高壓環(huán)境對于金屬材料而言，是很大的挑戰(zhàn)。例如，當(dāng)金屬材料處于高溫環(huán)境之中的時候，自身受到的應(yīng)力會低于金屬材料在該溫度下的屈服點，長期的作用以后，金屬材料本身，會出現(xiàn)一種緩慢的、連續(xù)的塑性變形情況，我們將這種塑性變形稱之為“蠕變損傷”。金屬材料在蠕變的過程中，往往會伴隨一定程度的損傷，在達到某一個的峰值后，就會出現(xiàn)更大的損傷。我們將蠕變損傷積累到一定程度的結(jié)果，稱之為“蠕變斷裂”，這種情況突出表現(xiàn)為金屬材料的破裂、明顯的孔洞等等。

（二）電阻率變化

電阻法在金屬材料蠕變損傷檢測中應(yīng)用時，主要考慮到的指標(biāo)是電阻率的變化。從客觀的角度來分析，蠕變損傷在出現(xiàn)后，勢必會導(dǎo)致金屬材料的內(nèi)部出現(xiàn)一些變化，這些微小的變化被稱之為物理性能上的變化。而對于電阻而言，自身的敏感性較高，利用電阻率的變化來實施檢測，可以取得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。例如，耐熱鋼作為目前比較高性能的金屬材料，其在蠕變過程中，電阻率在最開始表現(xiàn)出了下降的趨勢，之后會表現(xiàn)出緩慢的下降，最后則表現(xiàn)為突出的上升趨勢。根據(jù)電阻率的變化情況、數(shù)值的統(tǒng)計等，就可以較好的對耐熱鋼的蠕變損傷予以判定和分析，之后采取必要的手段來維護和彌補，從而避免造成安全事故。

二、電阻法的應(yīng)用

金屬材料出現(xiàn)蠕變損傷是一種必然的情況，任何一種金屬材料的服務(wù)時間都是有限的，定期對金屬材料的蠕變損傷進行檢測，可確保金屬材料是安全使用的，避免造成安全隱患。應(yīng)用電阻法的過程中，則需要根據(jù)實際的需求，選擇不同的體系和針對性的方法來完成，這樣才能實現(xiàn)最準(zhǔn)確的檢測。

（一）測量原理

電阻法在測量金屬材料蠕變損傷的時候，主要是以數(shù)字顯示技術(shù)作為基礎(chǔ)，從而對微小的電阻進行有效的測量，之后運用恒流源V-A法，直接測量電壓降。具體的測量原理如下：首先，選擇高穩(wěn)定度的恒流源、選擇高輸入的阻抗儀、放大器。其次，準(zhǔn)確的定位被測定的電阻，在該電阻上流經(jīng)恒定的電流，此時，在被測定電阻的兩端部位，就會產(chǎn)生電壓降，倘若恒流源輸出的電流不變，那么在實際的操作中，就可以準(zhǔn)確的測量電壓信號，最終會比較真實的反映出被測電阻的具體大小，從而完成對蠕變損傷的檢測，包括金屬材料的使用壽命、損傷大小、損傷的部位等等。

（二）測量結(jié)果

電阻法在金屬材料蠕變損傷的檢測中，應(yīng)對測量結(jié)果進行全面的分析，否則無法確保該方法是否有效，也不能深入了解蠕變損傷的情況。以耐熱鋼為例，比較硬度變化趨勢和電阻率變化趨勢可以發(fā)現(xiàn)，硬度陡降過渡到平緩下降的過渡點，正好是電阻率變化的最低點，而這個最低點所對應(yīng)的時間正好是蠕變孔洞形成的開始點，金相試驗和電子顯微分析都證明了這一點。隨著蠕變孔洞的萌生、發(fā)展和連接，進而形成孔洞鏈，攝后形成微裂紋，導(dǎo)致材料斷裂失效，電阻率又上升達到一個極值，硬度下降達到一個極值。另外，顯微組織、硬度與電阻率之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。從高溫加速試驗可以看到，由于材料顯微組織結(jié)構(gòu)的改變，導(dǎo)致材料的瞬時彈性強度、硬度下降，即材料的機械性能越來越惡化。而電阻率的變化與前面分析的電阻率的變化機理是一致的。由此可見，利用電阻法對金屬材料的蠕變損傷進行檢測，可以獲得理想的效果，無論是在理論上還是在實際的操作中，均取得了非常優(yōu)異的成績。所以，可以在金屬材料蠕變損傷的檢測中，將電阻法進行廣泛的應(yīng)用，也可以進行針對性的測量，獲得更多數(shù)據(jù)和信息的同時，能夠有效維護。

結(jié)語

本文對電阻法在金屬材料蠕變損傷檢測中的運用進行討論，從客觀的角度來分析，該方法對金屬材料的檢測，具有較大的積極意義，并且在多方面完成了檢測水平的提升、檢測時間的縮短，各方面的成果均比較理想。日后，可加深對電阻法的研究，提高對金屬材料蠕變損傷檢測的水平，也可以適當(dāng)?shù)穆?lián)合其他方法來進行檢測，并獲得更多的數(shù)據(jù)，為后續(xù)的檢測研究提供基礎(chǔ)。

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