(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210916228.X (22)申请日 2022.08.01 (71)申请人 华电电力科学研究院有限公司 地址 310030 浙江省杭州市西湖区西湖科 技经济园西园一路10号 (72)发明人 李戈　李海洋　郭延军　郦晓慧　 王鲁　高国宏　朱海宝　田力男　 黄宜斌　王光乐　冯可云　付尚存　 (74)专利代理 机构 杭州天欣专利事务所(普通 合伙) 33209 专利代理师 李浩楠 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/136(2017.01) G06T 17/00(2006.01)G06F 30/18(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G01N 3/40(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/14(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于图像处理技术的局部低硬度P91管件蠕 变寿命评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于图像处理技术的局 部低硬度P91管件蠕变寿命评估方法， 涉及电力 行业常用P91材质管件的寿命评估技术领域。 本 发明基于图像遍历法、 阈值与二十六邻域连通分 割算法等图像处理技术， 可以获取P91管件应力 水平分布， 求得局部低硬度区域的最大应力值， 为寿命评估提供准确应力参数。 本发 明可以提高 蠕变寿命评估的准确性， 为电厂技术人员提供准 确研判， 避免不必要的更换， 降低因更换管件而 带来的经济损失。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 115496707 A 2022.12.20 CN 115496707 A 1.一种基于图像处理技术的局部低硬度P91管件蠕变寿命评估方法， 其特征是， 包括以 下步骤： 步骤1： 根据管件的几何结构， 确定管件表面硬度检验测点的布置形式， 各检验测点均 匀分布， 且保持适当 间距， 确保管件整体无检验盲区； 通过便携式里氏硬度计在各测点位置 进行硬度检验， 记录各测点所对应的硬度值， 并与P91材质规定的硬度标准值对比， 得到低 硬度值测点的具体位置； 步骤2： 利用三维画图软件， 获得管件的三维模型； 将管件的三维模型转换为三维图像， 通过图像方法确定硬度检验测点的相对方位； 步骤3： 借助有限元软件， 对管件在工况下的应力进行分析， 将经有限元计算所得管件 的数据以三维空间坐标与应力相对应的方式进行导出， 记为矩阵N； 步骤4： 将管件三维图像的空间像素点记为矩阵A， 硬度检验测点的相对位置与其所对 应的硬度值记为矩阵B， 用matlab中meshgrid函数生成尺寸大小与A相同的方位矩阵xq1、 yq1、 zq1， 利用scatteredinterpolant函数对矩阵B与x q1、 yq1、 zq1三个方位矩阵进行非线 性拟合， 得到三 维矩阵F， 并获得矩阵F的三 维切片， 矩阵F所对应的值为管件的硬度值， 对矩 阵F进行图像转换， 管件的红色区域 为低硬度区； 步骤5： 利用图像遍历方法对管件低硬度区不同硬度区间下的硬度点个数进行统计， 得 到管件低硬度区不同硬度区间范围的频数分布情况， 得出管件低硬度值的主要集中落点区 间； 步骤6： 利用阈值与二十六邻域连通分割算法对管件低硬度值的主要集中落点区间进 行提取分割， 得到管件低硬度区的三维图像； 步骤7： 利用图像遍历方法获取管件低硬度值的主要集中落点区间的空间坐标， 记作矩 阵M； 以矩阵M为空间坐标范围， 导出矩阵N所对应的应力值， 其最大值即为计算管件蠕变寿 命的最大内压应力σθ max； 步骤8： 按照等温线外推法 ， 将管件最大内压应力σθm a x代入蠕变寿命公式 计算， 或者按照L ‑M参数法， 参照P91钢的L ‑M参数曲线计算。 2.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的局部低硬度P91管件蠕变寿命评估方法， 其特征是， 所述寿命评估方法适用于局部区域存在低硬度现象的P91管件。 3.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的局部低硬度P91管件蠕变寿命评估方法， 其特征是， 所述寿命评估方法适用于管件以蠕变失效模式的寿命评估。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115496707 A 2基于图像处理技术的局部低硬度P91管件 蠕变寿命评估方 法 技术领域 [0001]本发明涉及电力行业常用P91材质管件的寿命评估技术领域， 具体涉及一种基于 图像处理技术的局部低硬度P91管件蠕变寿命评估方法。 背景技术 [0002]随着我国火力发电事业的迅速 发展， 大容量、 高参数、 高效率的超(超)临界火电机 组逐渐成为火电设备发展的主流， 对电站金属材料的性能(高温蠕变性能、 持久性能和抗氧 化性能)提出了更为苛刻的要求。 P91材料具有优异的高温性能， 在593℃/10万h条件 下持久 强度可达100MPa， 目前已广泛应用于温度高于566℃的主蒸汽管道、 再热蒸汽管道及其旁 路、 高温联箱等高温部件。 [0003]近年来在金属检测过程中发现， 很多P91管件存在局部区域硬度偏低的问题。 关于 P91管件硬度低的问题， 国内外已有很多相关研究， 大量研究文 献表明， 当P91管件硬度值低 于标准值180HB时， 其剩余寿命将明显缩短， 甚至仅剩数千小 时， 机组的运行存在巨大的安 全隐患， 因此有必要对低硬度P91管件进行寿命评估。 [0004]目前， P91管件的寿命评估一般是按照DL/T  654‑2009 《火电机组寿命评估技术导 则》 和DL/T  940‑2005 《火力发电厂蒸汽 管道寿命评估技术导则》 中规定的等 温外推法和L‑M 参数法进 行， 实际上， 根据现有的寿命评估技术导则， 管件剩余寿命的计算结果往往与真实 寿命存在很大的偏差。 而偏差产生的主要原因之一就是管件最大内压应力σθmax的计算， 上 述导则规定， 最大 内压应力σθmax通过应力计算公式或者有限元求得， 这对于硬度、 组织分布 均匀的管件来说， 计算结果可以表征管件整体的真实应力水平， 但是对于局部低硬度部件， 最大应力部位不一定位于低硬度区域， 有可能在硬度正常区域， 那么再通过经验公式计算 或者简单地有限元模拟进行应力 分析就显得不够准确， 分析结果存在较大 的偏差， 结果偏 保守。 [0005]美国电力研究协会( EPRI)在技术报告 《Effect  of Soft‑Zone on the Creep  Performance  of Grade 91》 (译文： 《软区尺寸对91级管件蠕变性能的影响》 )中对P91管道 局部软区(即低硬度区域)的应力重新分布情况进 行了分析， 得出软区的稳态应力水平总是 低于周围正常区域的稳态应力水平， 软区的蠕变应力相对较低， 这是 由于蠕变应力从弱区 向周围正常材料重新分布的结果； 同时文献指出， 局部的软区可能不是直接导致管件报废 的原因， 进 行寿命评估时应考虑软区的尺寸、 形状和方向以及部件中的负载条件， 局部化的 软区可能受到周围正常91材料(良好材料)的约束， 局部软区的蠕变性能仍可提供长寿命， 含有部分软区的管道寿命比全部软区的管道寿命长， 比全部正常硬度的管道寿命短得多， 含有大量软区区域的管件将比含有少量软区区域的管件具有更短的蠕变寿命。 另外， 在所 有情况下， 最大主应力总是比von  Mises等效应力的值更高， 因此对于含软区的管道， 应用 最大主应力将导 致蠕变寿命的保守估计。 [0006]这种保守估计结果往往给电厂技术人员带来很大疑惑， 在技术人员无法准确研判 时， 一般采取保守的手段， 即直接更换， 直接更换不仅会造成不必要的材料浪费， 而且会造说　明　书 1/5 页 3 CN 115496707 A 3