一种基于磁信号的Cr-Ni-Fe合金蠕变损伤早期及失效临界状
态的判断与预警方法
技术领域
[0001] 本
发明属于石油石化Cr-Ni-Fe合金高温损伤检测与监测领域，具体涉及一种基于磁 信号的Cr-Ni-Fe合金蠕变损伤早期及失效
临界状态的判断与预警方法。
背景技术
[0002] 石油石化很多工艺环节存在高温损伤
风险，其中以渗
碳和蠕变损伤最为突出，往往 引高温单元的开裂失效，其一，由于失效单元往往处于高温环境之中，一旦
泄漏则会引 发火灾，甚至爆炸的发生；其二，由于该类高温单元经常应用于加热炉内，一旦单元内 部的可燃介质泄漏，遇到炉内明火，很容易必然导致火灾，甚至爆炸的发生，因而往往 导致重大的事故或经济损失，在石油石化案例中，已经有多种工艺系统发生过加热炉管、
裂解炉管等高温失效导致的灾害案例。
[0003] 就Cr-Ni-Fe合金而言，在实际的高温孙山过程中
渗碳和蠕变往往为伴生关系，二者 共同左右着最终的材料失效过程，因此，在实际应用中，为实现高温单元失效临界状态 的有效判断，以确保连续长周期运行，必须要一种能够综合判断渗碳和蠕变影响的技术 和方法，从而实现材料失效前临界状态的早期且快速地原位识别与报警，以提醒生产人 员提前做出合理的检维修计划或更换计划，最大程度降低高温损伤失效所带来的安全风 险。
[0004] 当且仅当渗碳发生到一定程度之后合金
晶界上才发生相对独立且较少的蠕变孔洞， 蠕变才开始进入初始发展阶段，且由于蠕变
缺陷属于比较危险的面缺陷，其所适用定量 检测方法也与渗碳存在很大不同，因此，在实际应用中，为实现高温单元的连续长周期 运行，必须要设法做到蠕变损伤的早期、快速地原位识别与预警，从而根据预警结果针 对性地采取检验检测技术和合理的检测范围，最大程度降低蠕变损伤所带来的安全风 险。这种需求采用常规超声、电磁、射线技术都难以满足要求。
发明内容
[0005] 为解决上述
现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种基于磁信号的Cr-Ni-Fe 合金蠕变损伤早期及失效临界状态的判断与预警方法。
[0006] 本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
[0008] 步骤S1、对高温环境下使用的Cr-Ni-Fe合金进行定期的
矫顽力原位检测，并获得 各个时期的矫顽力测量数据；
[0009] 步骤S2、利用数据综合分析方法处理已获得的矫顽力测量数据，得到Cr-Ni-Fe合 金的磁信号特征发展规律曲线；
[0010] 步骤S3、去除所述步骤S1的矫顽力测量结果中的噪声干扰信息，得到已经过噪声 处理的矫顽力数据，再利用数据综合分析方法处理得到的已经过噪声处理过的矫顽力数 据，得到优化的Cr-Ni-Fe合金磁信号特征规律曲线；
[0011] 步骤S4、利用特征识别
算法，根据步骤S2中的Cr-Ni-Fe合金的磁信号特征发展规 律曲线，自动识别和判断Cr-Ni-Fe合金的是否已经发生早期蠕变损伤，若判断为 Cr-Ni-Fe合金已经发生早期蠕变损伤，则做出Cr-Ni-Fe合金即将发生蠕变的预警提示， 根据步骤S3中的优化的Cr-Ni-Fe合金磁信号特征规律曲线，自动识别和判断Cr-Ni-Fe 合金的高温损伤是否进入失效前期的临界状态，若判断为Cr-Ni-Fe合金的高温损伤已 经进入失效前期的临界状态，则Cr-Ni-Fe合金即将失效的预警提示。
[0012] 进一步的，所述步骤S1，具体为：
[0013] 对高温环境下使用的Cr-Ni-Fe合金进行周期为N天的定期原位矫顽力原位检测， 每次检测需对每个Cr-Ni-Fe合金的单元结构测量m个点位，每个点位测量k个数据。
[0014] 进一步的，所述步骤S2，具体为：
[0015] 步骤S2.1、将所述步骤S1中每个Cr-Ni-Fe合金的单元结构的第k次测量的第i 个点位的第j个测量结果记为dkij，其中，k＝1，2，3......n，n为测量的总次数，i＝1， 2，3......u，u为每次测量各单元所选测点的总数，j＝1，2，3......v，v为每个测 点的矫顽力数据的总数；
[0016] 步骤S2.2、计算dkij和d(k-1)ij之间的补充数据，计算公式如下：
[0017]
[0018] 其中，dkij-l为第k组补充数据的第l个补充数据，Q为dkij和d(k-1)ij之间所需补 充数据的个数；
[0019] 步骤S2.3、利用dkij和dkij-l并以M为数据窗口数量进行原始
数据处理计算，得到 用于数据分析的中间数据 计算公式如下：
[0020]
[0021] 其中，M＜n；
[0022] 步骤S2.4、采用One-dimensional Smoothing spline算法拟合dkij与测量时间跨 度t之间的规律曲线，所述拟合公式如下：
[0023]
[0024]
[0025] 其中，θs为拟合公式f(x)的参数集合，λ为平滑拟合参数。
[0026] 进一步的，所述步骤S2.4中的参数θs的确定公式如下：
[0027]
[0028] 进一步的，所述步骤S3中，去除所述步骤S3的矫顽力测量结果中的噪声干扰信息， 具体为：
[0029] 步骤S3.1、将所述步骤S1中每个Cr-Ni-Fe合金的单元结构的第k次测量的第i 个点位的第j个测量结果记为d’kij，其中，k＝1，2，3......n，n为测量的总次数，i＝1， 2，3......u，u为每次测量各单元所选测点的总数，j＝1，2，3......v，v为每个测 点的矫顽力数据的总数；
[0030] 步骤S3.2、利用测量数据在d’kij和d’(k-1)ij之间补充用于去除噪声
干扰信号的插 值数据，计算公式如下：
[0031]
[0032] 其中，d’kij-l为第k组补充数据的第l个补充数据，Q’为d’kij和d’(k-1)ij之间所需 补充的用于去除噪声干扰信号的插值数据的个数；
[0033] 步骤S3.3、利用d’kij和d’kij-l并以M’为数据窗口数量进行原始数据处理计算，得 到用于去除噪声干扰信号的中间数据 计算公 式如下：
[0034]
[0035] 其中，M’＜n。
[0036] 步骤S3.4、采用One-dimensional Smoothing spline算法实现d'kij与测量时间跨 度t之间的曲线平滑处理，去除噪声干扰信息，其算法拟合公式如下：
[0037]
[0038]
[0039] 其中，θs为拟合公式f(x)的参数集合，λ为平滑拟合参数。
[0040] 进一步的，所述步骤S4中，利用特征识别算法，根据步骤S2中的Cr-Ni-Fe合金 的磁信号特征发展规律曲线，自动识别和判断Cr-Ni-Fe合金的是否已经发生早期蠕变 损伤，具体为：
[0041] 计算f(t)的极值点t0，计算公式如下：
[0042]
[0043] 若将极值点t0满足式 则判断Cr-Ni-Fe合金的高温损伤已进入早期亚稳态 快速发展的临界状态，开始出现少量的独立蠕变孔洞，材料开始出现蠕变损伤，需要扩 大检测范围和检测
频率，并针对蠕变损伤调整检测技术，从而优化后续检测策略。
[0044] 进一步的，所述步骤S4中，利用特征识别算法，根据步骤S3中的，根据步骤S3 中的优化的Cr-Ni-Fe合金磁信号特征规律曲线，自动识别和判断Cr-Ni-Fe合金的高温 损伤是否进入失效前期的临界状态，具体为：
[0045] 求f(t)的极值点te，且e＝1，2，3，......，w，计算公式如下：
[0046]
[0047] 将所有满足 的极值点te定义为向量Te-U，将所有 的极值点te定义为 向量Te-U-inverse；
[0048] 分别对向量Te-U和Te-U-inverse，求 和 的最大值所对应的的时 间点te-U-max和te-U-inverse-max，计算公式如下：
[0049]
[0050]
[0051] 其中， 为 的反函数，若te-U-inverse-max>te-U-max，则判断Cr-Ni-Fe合金的高温 损伤已接近失效前的临界状态，开始出现连接成链状的蠕变孔洞，渗碳体形成粗大的网 状结构，材料严重脆化，存在开裂风险，需扩大检验范围，并制定维修和更换计划。
[0052] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0053] 本发明提供的判断与预警方法，能够在不破坏被检测单元的情况下，利用矫顽力测 量仪在生产单元吹扫、烧焦等短暂停工期间对Cr-Ni-Fe合金元件进行原位检测，获得各 个被测单元的矫顽力数据信息，通过数据处理结合蠕变损伤早期Cr-Ni-Fe合金矫顽力出 现“U”形拐点的物理特征，确定该合金元件是否发生蠕变损伤，并以此指导后续的检 验技术和检验范围的选择，满足了实际应用中蠕变早期诊断和优化检验策略的需要；同 时也能通过数据处理消除原始数据的噪声干扰，使得后期的矫顽力拟合曲线可以特征明 显地呈现出Cr-Ni-Fe合金早期损伤的“U”形拐点特征信号和失效临界状态的倒“U” 形特征信号，二者具有明显的时间排列上的先后关系，可以用来确定该合金元件是否已 经进入失效临界状态，以提醒生产人员提前做出合理的检维修计划或更换计划，最大程 度降低高温损伤失效所带来的安全风险，满足了实际应用中高温失效临界状态诊断和检 维修计划报警提醒的需要。
附图说明
[0054] 图1为Cr-Ni-Fe合金的磁信号特征发展规律曲线；
[0055] 图2为优化的Cr-Ni-Fe合金磁信号特征发展规律曲线；
[0056] 图3为矫顽力测量数据曲线处理过程及其效果对比示意图。
[0057] 附图标记：1-1、高温损伤早期“U”形矫顽力特征信号；1-2、Cr-Ni-Fe合金矫顽力 发展规律曲线；1-3、高温损伤失效临界状态的倒“U”形矫顽力特征信号；2-1、数据 处理算法补充的拟合数据；2-2、未经处理的原始数据所拟合的曲线；2-3、经过数据处 理后拟合的数据曲线。
具体实施方式
[0058] 为使本发明
实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中 的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例 是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明 实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0059] 实施例1
[0060] 一种基于磁信号的Cr-Ni-Fe合金蠕变损伤早期及失效临界状态的判断与预警方法， 其特征在于，包括以下步骤：
[0061] 步骤S1、对高温环境下使用的Cr-Ni-Fe合金进行定期的矫顽力原位检测，并获得 各个时期的矫顽力测量数据，即对高温环境下使用的Cr-Ni-Fe合金进行周期为N天的 定期原位矫顽力原位检测，每次检测需对每个Cr-Ni-Fe合金的单元结构测量m个点位， 每个点位测量k个数据；
[0062] 步骤S2、利用数据综合分析方法处理已获得的矫顽力测量数据，得到Cr-Ni-Fe合 金的磁信号特征发展规律曲线，具体为：
[0063] 步骤S2.1、将所述步骤S1中每个Cr-Ni-Fe合金的单元结构的第k次测量的第i 个点位的第j个测量结果记为dkij，其中，k＝1，2，3......n，n为测量的总次数，i＝1， 2，3......u，u为每次测量各单元所选测点的总数，j＝1，2，3......v，v为每个测 点的矫顽力数据的总数；
[0064] 步骤S2.2、计算dkij和d(k-1)ij之间的补充数据，计算公式如下：
[0065]
[0066] 其中，dkij-l为第k组补充数据的第l个补充数据，Q为dkij和d(k-1)ij之间所需补 充数据的个数；
[0067] 步骤S2.3、利用dkij和dkij-l并以M为数据窗口数量进行原始数据处理计算，得到 用于数据分析的中间数据 计算公式如下：
[0068]
[0069] 其中，M＜n；
[0070] 步骤S2.4、采用One-dimensional Smoothing spline算法拟合dkij与测量时间跨 度t之间的规律曲线，所述拟合公式如下：
[0071]
[0072]
[0073] 其中，θs为拟合公式f(x)的参数集合，参数θs的确定公式为 λ为 平滑拟合参数；
[0074] 步骤S3、去除所述步骤S1的矫顽力测量结果中的噪声干扰信息，得到已经过噪声 处理的矫顽力数据，再利用数据综合分析方法处理得到的已经过噪声处理过的矫顽力数 据，得到优化的Cr-Ni-Fe合金磁信号特征规律曲线，具体为：
[0075] 步骤S3.1、将所述步骤S1中每个Cr-Ni-Fe合金的单元结构的第k次测量的第i 个点位的第j个测量结果记为d’kij，其中，k＝1，2，3......n，n为测量的总次数，i＝1， 2，3......u，u为每次测量各单元所选测点的总数，j＝1，2，3......v，v为每个测 点的矫顽力数据的总数；
[0076] 步骤S3.2、利用测量数据在d’kij和d’(k-1)ij之间补充用于去除噪声干扰信号的插 值数据，计算公式如下：
[0077]
[0078] 其中，d’kij-l为第k组补充数据的第l个补充数据，Q’为d’kij和d’(k-1)ij之间所需 补充的用于去除噪声干扰信号的插值数据的个数；
[0079] 步骤S3.3、利用d’kij和d’kij-l并以M’为数据窗口数量进行原始数据处理计算，得 到用于去除噪声干扰信号的中间数据 计算公 式如下：
[0080]
[0081] 其中，M’＜n。
[0082] 步骤S3.4、采用One-dimensional Smoothing spline算法实现d'kij与测量时间跨 度t之间的曲线平滑处理，去除噪声干扰信息，其算法拟合公式如下：
[0083]
[0084]
[0085] 其中，θs为拟合公式f(x)的参数集合，λ为平滑拟合参数；
[0086] 步骤S4、利用特征识别算法，根据步骤S2中的Cr-Ni-Fe合金的磁信号特征发展规 律曲线，如图1所示，自动识别和判断Cr-Ni-Fe合金的是否已经发生早期蠕变损伤， 若判断为Cr-Ni-Fe合金已经发生早期蠕变损伤，则做出Cr-Ni-Fe合金即将发生蠕变的 预警提示，具体为：
[0087] 计算f(t)的极值点t0，计算公式如下：
[0088]
[0089] 若将极值点t0满足式 则判断Cr-Ni-Fe合金的高温损伤已进入早期亚稳态 快速发展的临界状态，开始出现少量的独立蠕变孔洞，材料开始出现蠕变损伤，需要扩 大检测范围和检测频率，并针对蠕变损伤调整检测技术，从而优化后续检测策略。
[0090] 根据步骤S3中的优化的Cr-Ni-Fe合金磁信号特征规律曲线，如图2所示，自动识 别和判断Cr-Ni-Fe合金的高温损伤是否进入失效前期的临界状态，若判断为Cr-Ni-Fe 合金的高温损伤已经进入失效前期的临界状态，则Cr-Ni-Fe合金即将失效的预警提示， 具体为：
[0091] 求f(t)的极值点te，且e＝1，2，3，......，w，计算公式如下：
[0092]
[0093] 将所有满足 的极值点te定义为向量Te-U，将所有 的极值点te定义为 向量Te-U-inverse；
[0094] 分别对向量Te-U和Te-U-inverse，求 和 的最大值所对应的的时 间点te-U-max和te-U-inverse-max，计算公式如下：
[0095]
[0096]
[0097] 其中， 为 的反函数，若te-U-inverse-max>te-U-max，则判断Cr-Ni-Fe合金的高温 损伤已接近失效前的临界状态，开始出现连接成链状的蠕变孔洞，渗碳体形成粗大的网 状结构，材料严重脆化，存在开裂风险，需扩大检验范围，并制定维修和更换计划。
[0098] 实施例2
[0099] 由于Cr-Ni-Fe合金发生高温损伤时，其矫顽力在渗碳体晶界变粗长大时出现由逐渐 降低转变为逐渐升高的拐点，于此同时，变粗的晶界上由于集中了较多的空穴，从而产 生数量较少且相对独立的蠕变孔洞，这是蠕变损伤早期萌生阶段的特征，因此当矫顽力 数据在时间维度和
采样数量上足够大时，即可以通过合理的数据处理方法识别特征拐 点，从而识别出蠕变损伤的早期磁信号特征，最终通过调整后期检验检测策略实现蠕变 损伤风险的主动控制。本发明实现了在不破坏被检测单元的情况下，通过对Cr-Ni-Fe 合金元件的原位矫顽力，确定该合金原件是否发生蠕变损伤，并以此指导后续的检验技 术和检验范围的选择，实现蠕变早期诊断和风险预警。
[0100] 如图1和图3所示，利用矫顽力测量仪对高温环境下使用的Cr-Ni-Fe合金元件进行 周期为f的矫顽力原位检测，并获得不同时间点ti的矫顽力测量数据dij；利用ti和dij 结合数据处理算法模拟补充两次采样间隔之间的矫顽力数据2-2，然后通过数学曲线拟 合算法对数进行分析从而精确确定矫顽力变化曲线2-3，从而在保留蠕变早期损伤特征 拐点1-1，同时消除原始数据曲线2-2中的干扰拐点；针对经过数据处理后的矫顽力拟 合规律曲线
1-2，利用数据分析算法确定其“U”形特征拐点，若存在“U”形拐点，则 判断该合金元件进入蠕变损伤的早期萌生阶段，从而实现蠕变风险预警，指导后续检验 策略和范围的优化，补充两次矫顽力检测之间的数据：
[0101] 步骤1，对被测Cr-Ni-Fe合金材料进行周期为N天的定期原位矫顽力测量，每次测 量每个单元(如炉管)测量m个点位，每个点位k个数据；
[0102] 步骤2，该单元第k次测量的第i个点位的第j个测量结果为dkij，k＝1，2，3......n， 其中n为测量的总次数，i＝1，2，3......u，其中u为每次测量各单元所选测点的总数，j＝1， 2，3......v，其中v为每个测点的矫顽力数据的总数；
[0103] 步骤3，计算dkij和d(k-1)ij之间的补充数据，如式(1)所示，其中dkij-l为第k组 补充数据的第l个补充数据，Q为dkij和d(k-1)ij之间所需补充数据的个数；
[0104]
[0105] 2、获得经过数据处理的合金材料磁信号特征发展规律；
[0106] 步骤1，利用dkij和dkij-l并以M为数据窗口数量进行原始数据处理，得到用于数据 分析的中间数据 其中M＜n，如式(2)所示；
[0107]
[0108] 步骤2，采用One-dimensional Smoothing spline算法拟合dkij与测量时间跨度t之间 的规律曲线，其拟合公式如式(3)和(4)所示，其中θs为拟合公式f(x)的参数集 合，λ为平滑拟合参数，确定参数的方程如式(5)所示。
[0109]
[0110]
[0111]
[0112] 3、识别和判断Cr-Ni-Fe合金的是否已经发生早期蠕变损伤。
[0113] 步骤1，利用式(6)求f(t)的极值点t0；
[0114]
[0115] 步骤2，若将极值点对应的t0满足式(7)，则判断Cr-Ni-Fe合金的高温损伤已进入 早期亚稳态快速发展的临界状态，开始出现少量的独立蠕变孔洞，材料开始出现蠕变损 伤，需要扩大检测范围和检测频率，并针对蠕变损伤调整检测技术，从而优化后续检测 策略；
[0116]
[0117] 本发明实施例提供了一种不破坏被测元件的石油石化Cr-Ni-Fe合金材料蠕变损伤 原位早期诊断和预警的方法。为了达到快速、早期识别和诊断Cr-Ni-Fe合金材料蠕变损 伤的要求，本方法公开了一种基于磁信号(矫顽力)原位检测数据并通过数学算法自动 识别和诊断蠕变早期特征的在线检测技术。其特点是不破坏被测元件，属于原位检测技 术，该方法利用定期的矫顽力原位检测数据，并获得不同时间点的矫顽力测量数据；然 后，对测量时间和矫顽力进行数据处理，以模拟补充两次采样间隔之间的矫顽力数据， 并利用这些模拟数据和原始数据进行曲线拟合，从而消除原始数据中的干扰信号，同时 保留蠕变早期损伤特征信号；最后，针对经过数据处理后的矫顽力拟合规律曲线，利用 数据分析算法确定其“U”形特征拐点，若存在“U”形拐点，则判断该合金元件进入 蠕变损伤的早期萌生阶段，从而实现蠕变风险预警，指导后续检验策略和范围的优化。
[0118] 实施例3
[0119] 由于Cr-Ni-Fe合金发生高温损伤时，由于晶内Cr元素不断贫化、二次渗碳体的钉 扎作用以及蠕变空穴的不断向晶界聚集，其矫顽力会在早期出现先下降后上升的“U” 变化过程，而在缺陷发展后期由于晶内Cr元素贫化程度不断深化，二次渗碳体长大(钉 扎作用削弱)以及蠕变孔洞不断聚集长大，导致在晶界形成网状晶界，即失效临界状态 的时候，矫顽力出现由不断长大转向逐渐降低的倒“U”变化过程，且与早期的“U” 形特征信号形成明显的时间先后顺序，因此当矫顽力数据在时间维度和采样数量上足够 大时，即可以通过合理的数据处理方法识别出这两类特征拐点，从而识别出失效临界状 态的特征信号，从而提前报警提醒生产人员尽早且及时做出针对性的检测、维修和更换 计划。本发明实现了在不破坏被检测单元的情况下，通过对Cr-Ni-Fe合金元件的原位矫 顽力，确定该合金原件是否已经进入失效临界状态，并以此提醒生产人员及时做出针对 性的检测、维修和更换计划，实现高温损伤失效的提前预警和有效控制。
[0120] 如图2和图3所示，利用矫顽力测量仪对高温环境下使用的Cr-Ni-Fe合金元件进行 周期为f的矫顽力原位检测，并获得不同时间点ti的矫顽力测量数据dij；利用ti和dij 结合数据处理算法模拟补充两次采样间隔之间的矫顽力数据2-2，然后通过数学曲线拟 合算法对数进行分析从而精确确定矫顽力变化曲线2-3，从而在保留高温损伤早期特征 拐点1-1和失效临界状态拐点1-3，同时消除原始数据曲线2-2中的干扰信号(拐点)； 针对经过数据处理后的矫顽力拟合规律曲线1-2，利用数据分析算法确定所有极值点所 对应的时间te值，并将“U”形特征拐点变化率最大值所对应的te值定义为te-U-max， 倒“U”形特征拐点变化率最大值所对应的te值定义为te-U-inverse-max，若 te-U-inverse-max>te-U-max，则判断该合金元件已进入失效临界状态，从而提前报警提 醒生产人员尽早且及时做出针对性的检测、维修和更换计划：
[0121] 进行定期的矫顽力原位检测，获得不同运行时间的矫顽力测量数据；
[0122] 步骤1，对被测Cr-Ni-Fe合金材料进行周期为N天的定期原位矫顽力测量，每次测 量每个单元(如炉管)测量m个点位，每个点位k个数据；
[0123] 步骤2，该单元第k次测量的第i个点位的第j个测量结果为dkij，k＝1，2，3......n， 其中n为测量的总次数，i＝1，2，3......u，其中u为每次测量各单元所选测点的总数，j＝1， 2，3......v，其中v为每个测点的矫顽力数据的总数；
[0124] 2、补充两次矫顽力检测之间的数据；
[0125] 步骤1，计算d’kij和d’(k-1)ij之间的补充数据，如式(1)所示，其中d’kij-l为第k 组补充数据的第l个补充数据，Q为d’kij和d’(k-1)ij之间所需补充数据的个数；
[0126]
[0127] 3、采用优化拟合算法处理已补充后的矫顽力测量数据，得到去除噪声干扰的矫顽 力优化拟合曲线；
[0128] 步骤1，利用d’kij和d’kij-l并以M’为数据窗口数量进行原始数据处理，得到用于 数据分析的中间数据 其中M’＜n，如式(2)所示；
[0129]
[0130] 步骤2，采用One-dimensional Smoothing spline算法拟合d’kij与测量时间跨度t之 间的规律曲线，其拟合公式如式(3)和(4)所示，其中θs为拟合公式f(x)的参数集 合，λ为平滑拟合参数，确定参数的方程如式(5)所示。
[0131]
[0132]
[0133]
[0134] 4、利用特征识别算法，自动识别和判断Cr-Ni-Fe合金的高温损伤是否进入失效前 期的临界状态；
[0135] 步骤1，利用式(6)求f(t)的极值点te，e＝1，2，3，......，w；
[0136]
[0137] 步骤2，若将所有满足式(7)的极值点定义为向量Te-U，而将所有满足式(8)的 极值点定义为向量Te-U-inverse；
[0138]
[0139]
[0140] 步骤3，分别对向量Te-U和Te-U-inverse求 和 的最大值所 对应的的时间点te-U-max和te-U-inverse-max，如式(9)和(10)所示，其中 为的反函数，若te-U-inverse-max>te-U-max，则判断Cr-Ni-Fe合金的高温损伤已接近失效 前的临界状态，开始出现连接成链状的蠕变孔洞，渗碳体形成粗大的网状结构，材料严 重脆化，存在开裂风险，需扩大检验范围，并制定维修和更换计划；
[0141]
[0142]
[0143] 本发明实施例提供了一种不破坏被测元件的石油石化Cr-Ni-Fe合金材料高温损伤 原位失效临界状态诊断和预警的方法。为了达到快速识别和诊断Cr-Ni-Fe合金材料高温 损伤是否接近失效临界状态的要求，本方法公开了一种基于磁信号(矫顽力)原位检测 数据并通过数学算法自动识别和诊断高温损伤失效临界状态特征的在线检测技术。其特 点是不破坏被测元件，属于原位检测技术，该方法利用定期的矫顽力原位检测数据，并 获得不同时间点的矫顽力测量数据；然后，对测量时间和矫顽力进行数据处理，以模拟 补充两次采样间隔之间的矫顽力数据，从而消除原始数据中的干扰信号，同时保留高温 损伤早期和失效临界状态的特征信号；接着，利用模拟数据和原始数据，采用优化拟合 算法得到优化后的矫顽力变化拟合曲线；最后，针对经过优化处理后的矫顽力变化曲线， 找到“U”形特征拐点变化率最大值所对应的检测时间te-U-max，以及倒“U”形特征 拐点变化率最大值所对应的检测时间te-U-inverse-max，若te-U-inverse-max>te-U-max， 则判断该合金元件已进入失效临界状态，并作出报警从而提前报警提醒生产人员尽早且 及时做出针对性的检测、维修和更换计划。
[0144] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
