無損檢測 焊接殘余應力超聲無損檢測方法 編制說明

1、無損檢測 焊接殘余應力超聲無損檢測方法團體標準編制說明一、工作簡況1.任務來源本標準經(jīng)中國材料與試驗團體標準委員會（以下簡稱：CSTM標準委員會）無損檢測技術及設備領域委員會審查，CSTM標準委員會批準無損檢測 焊接殘余應力超聲無損檢測方法立項，標準項目歸口管理委員會為CSTM/FC94無損檢測技術及設備領域委員會，標準計劃編號為CSTM LX 9400 00679-2021，由北京理工大學牽頭承擔無損檢測 焊接殘余應力超聲無損檢測方法團體標準的制定工作。2.標準制定的背景和目的針對目前國家重大建設與制造項目焊接殘余應力檢測的要求，例如大尺度風洞焊接建造、中俄黑龍江友誼大橋連接焊縫、大型火箭殼

2、體焊接等，利用超聲臨界折射縱波檢測的準確性和合理性的特點，通過超聲縱波聲程長度共享原則，可現(xiàn)場方便地對構(gòu)件焊接殘余應力進行高精度、高效率的超聲無損檢測；該檢測方法特別適用于焊接材料的殘余應力或服役載荷應力的無損檢測，確保焊接構(gòu)件的服役安全，對提高我國機械制造行業(yè)的無損檢測水平具有積極作用。該方法屬于創(chuàng)新研究和技術，目前還沒有相關的國內(nèi)外標準。為了規(guī)范檢測和使用過程，得到準確一致的檢測結(jié)果，該標準將用于所有領域的焊接殘余應力檢測與安全評估，社會意義重大，應用前景及其廣泛，特別建議制定此項國家標準。3.工作主要過程按照中國材料與試驗團體標準委員會標準制修訂程序的要求，無損檢測 焊接殘余應力超聲無損

3、檢測方法團體標準的編制完成了以下工作：（1）起草階段：CSTM/FC94無損檢測技術及設備領域委員會成立之后，積極開展各項標準制定工作，為保證后續(xù)標準的規(guī)范性，針對無損檢測 焊接殘余應力超聲無損檢測方法組建成立了標準起草工作組，確定了標準編寫原則和分工，提出標準編制進度安排。4.主要參加單位及工作組成員主要參加單位包括：北京理工大學、中國兵器科學研究院寧波分院、內(nèi)蒙古第一機械集團股份有限公司。工作組成員包括：徐春廣、張文君、尹鵬、李文凱、盧鈺仁、李培祿、栗雙怡、宋文淵、潘勤學、肖定國、馬永江、趙文政、靳聰、楊光璨、陳常宏、李涔誠。二、標準化對象簡要情況及制修訂標準的原則1. 標準化對象簡要情況

4、本標準為旨在規(guī)范本領域內(nèi)各標準的制修訂和發(fā)布。2.制修訂標準的原則（1）制修訂標準的依據(jù)或理由依據(jù)中國材料與試驗團體標準制修訂管理細則、中關村材料試驗聯(lián)盟團體標準管理辦法（試行）制定本標準，規(guī)范本領域內(nèi)各標準的制修訂和發(fā)布。（2）制修訂標準的原則本標準編制遵循經(jīng)濟社會發(fā)展需求原則、技術先進和經(jīng)濟合理原則、適應貿(mào)易全球化需求原則、維護公眾利益原則、協(xié)商一致原則、廣泛參與和公開透明原則。本標準在結(jié)構(gòu)編寫和內(nèi)容編排等方面依據(jù)GB/T 1.12009標準化工作導則 第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫進行編寫。三、采用國際標準和國外先進標準的情況無。四、標準主要內(nèi)容本標準規(guī)定了檢測工具的定義、檢測方式的確立、超

5、聲臨界折射縱波產(chǎn)生方法、焊接殘余應力超聲無損檢測原理、耦合方法、超聲信號的采集與處理位置、檢測系統(tǒng)的組成、檢測條件、零應力校準、檢測規(guī)程、檢測結(jié)果的記錄及檢測報告的填寫要求等。本標準的主要內(nèi)容及相關說明如下：范圍本文件規(guī)定了構(gòu)件焊接殘余應力超聲臨界折射縱波檢測的方法。本文件適用于普通碳素鋼、高強度鋼、不銹鋼、鋁合金和鈦合金等透聲金屬材料焊接殘余應力檢測，以及透聲非金屬材料焊接殘余應力超聲檢測。本文件適用于焊縫處焊接殘余應力的無損檢測，也適用于外界載荷導致焊縫及母材內(nèi)部產(chǎn)生的服役應力的無損檢測。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

6、僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T 228.1 金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法GB/T 7704 無損檢測 X射線應力測定方法GB/T 12604.1 無損檢測 術語 超聲檢測GB/T 18852 無損檢測 超聲檢驗 測量接觸探頭聲束特性的參考試塊和方法GB/T 32073 無損檢測 殘余應力超聲臨界折射縱波檢測方法GB/T 9445 無損檢測 人員資格鑒定與認證GB/T 11343 無損檢測 接觸式超聲斜入射檢測方法術語 包括：服役應力、殘余應力、初始殘余應力、焊接殘余應力、焊接殘余應力區(qū)、焊接熱影響區(qū)、許用殘

7、余應力、殘余應力閾值、超聲臨界折射縱波、應力系數(shù)。原理包括：焊接殘余應力的超聲臨界折射縱波法檢測原理、焊接殘余應力梯度的檢測原理。儀器和設備包括：系統(tǒng)構(gòu)成、臨界折射縱波探頭、焊接殘余應力超聲檢測儀、溫度傳感器、基準零應力試塊、耦合劑。工作流程包括：焊接殘余應力超聲無損檢測工作前的準備和檢測實施。檢測結(jié)果與評估包括：對被檢焊接構(gòu)件在不同約束狀態(tài)情況下檢測的應力值進行解釋說明?？刂茍蟾嬉?guī)定了對檢測記錄、檢測報告的基本要素的要求。五、主要試驗（或驗證）結(jié)果的分析、綜述報告、技術經(jīng)濟論證，預期的經(jīng)濟效果等（1）測試環(huán)境：室溫下。（2）測試步驟：1.應力系數(shù)標定將超聲波檢測儀器探頭穩(wěn)固耦合在零應力試塊的

8、標定區(qū)域內(nèi)的某一點，按GB/T228.1規(guī)定的方法，在常溫環(huán)境（222）下，對零應力試塊進行拉伸實驗：對試塊施加一個恒定的力，程序控制或者手動控制拉力維持在穩(wěn)定值。在材料彈性范圍內(nèi)，記錄檢測儀器的聲時差t和拉伸實驗設備輸出的拉應力變化。測完一點后，重新?lián)Q一點重復以上步驟進行測量。其中測量點不少于6點，重復拉伸次數(shù)不少于3次，取平均值，繪制出拉伸應力值與聲時差的坐標圖。對數(shù)據(jù)線進行線性擬合，得到的直線斜率的倒數(shù)即為應力系數(shù)K。2. 檢定過程將標定的應力系數(shù)輸入到被檢定的儀器中；將被檢定的殘余應力超聲無損檢測儀的探頭穩(wěn)固耦合在拉伸試塊的采樣區(qū)域內(nèi)，按GB/T228.1規(guī)定的方法，在室溫環(huán)境下，對零

9、應力試塊進行拉伸實驗，如圖2所示。在儀器的測量范圍內(nèi)，利用拉伸機進行拉伸試驗，在零應力拉伸試塊的彈性范圍內(nèi)均勻選區(qū)一些點（大于6點），拉伸機加載應力到達每一點數(shù)值時保持應力穩(wěn)定30秒后再開始檢測，然后記錄拉伸機的拉力數(shù)值，將拉力數(shù)值除以拉伸試樣標定區(qū)域的橫截面積，記得到基準應力數(shù)值0，同時，記錄被檢定應力檢測儀器檢測到的應力值讀數(shù)；每一測量點重復拉伸次數(shù)不少于3次。圖1 殘余應力超聲檢測儀校準原理示意圖圖2 殘余應力超聲檢測儀校準現(xiàn)場（3）校準結(jié)果校準結(jié)果序號拉伸機拉力值0 （MPa）檢測殘余應力值i（MPa）示值誤差i（MPa）1100959595-5-5-52130124124127-6-

10、6-33160160160160000419019019019300352202232232233336280259259259999731029128829111811由校準結(jié)果可知，max15MPa，或max0.1maxMPa，檢測精度15MPa、靈敏度15MPa，檢測范圍為-s+s（s為材料屈服強度），符合校準對檢測儀器的性能要求。六、與有關的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強制性標準的關系無。七、對征求意見及重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)該標準的編制過程中，無重大分歧意見。八、標準水平建議，預期的社會經(jīng)濟效果。目前，國內(nèi)外焊接殘余應力超聲無損檢測的應用正在發(fā)展，但尚無任何標準和規(guī)范，沒有相關的國內(nèi)外標準可供借鑒，為進一步規(guī)范殘余應力超聲臨界折射縱波無損檢測的廣泛應用，提供相關檢測技術的指導，特制定本標準。目前北京理工大學在國際上領先此項技術研究，自主研發(fā)的焊接殘余應力超聲無損檢測系統(tǒng)已經(jīng)逐步在各行業(yè)和領域得到廣泛應用，隨著焊接工藝與裝備的發(fā)展，焊接殘余應力無