殘余應(yīng)力測量鉆孔應(yīng)變釋放法-鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)-閱讀頁
2025-07-30 22:01本頁面
【正文】 標(biāo)準(zhǔn)使用者參考。 關(guān)于驗(yàn)證試驗(yàn)的說明高速鉆方法由于沒有加工應(yīng)變是最理想鉆孔測量殘余應(yīng)力的方法，因設(shè)備比較昂貴以及復(fù)雜現(xiàn)場測試?yán)щy而在國內(nèi)沒有普及。盡管大量的研究和工程實(shí)踐表明，低速鉆測量殘余應(yīng)力的方法也是能滿足工程實(shí)際需要的，但作為標(biāo)準(zhǔn)制訂仍然有必要驗(yàn)證低速鉆測量殘余應(yīng)力的方法的結(jié)果與其它方法的一致性。在材料無織構(gòu)、晶粒不是過分粗大的情況下，X射線法應(yīng)是驗(yàn)證釋放應(yīng)變法測量結(jié)果較為合適的手段。 實(shí)驗(yàn)材料與測量設(shè)備選取相同焊接試板進(jìn)行殘余應(yīng)力測試對比試驗(yàn)，試板材料14MnNbq，屈服強(qiáng)度380MPa，抗拉強(qiáng)度520MPa。采用WQ1焊絲+SJ101焊劑，焊接熱輸入為36KJ/cm，X型坡口。盲孔法應(yīng)力測量采用漢中產(chǎn)三向應(yīng)變花BE1202CAK，蘭州產(chǎn)CCZ2型測鉆儀。為對比三種殘余應(yīng)力測試方法，武鋼研究院又分別采用壓痕法和X射線衍射法對所選取的焊接試板進(jìn)行了殘余應(yīng)力測試，測試點(diǎn)分布如圖1所示。壓痕打擊裝置形成壓痕后，測試儀自動讀取縱向殘余應(yīng)變和縱向殘余應(yīng)變的應(yīng)變增量，再按測試儀面板上的“應(yīng)力”鍵，儀器內(nèi)置程序自動進(jìn)行縱向殘余應(yīng)力和橫向殘余應(yīng)力的計算。測試過程參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 77042008《無損檢測 X射線應(yīng)力測定方法》進(jìn)行[2]。通過應(yīng)變片采集得到縱向和橫向的釋放應(yīng)變，扣除相應(yīng)的鉆削加工應(yīng)變，得到真實(shí)應(yīng)變，再依據(jù)盲孔法計算公式求得沿縱向和橫向的殘余應(yīng)力[3]。測量系數(shù)k1= ，k2=。依據(jù)公式（1）和公式（2）得到三家單位殘余應(yīng)力測試結(jié)果如表1至表3所示。觀察圖2和圖3可以發(fā)現(xiàn)三家單位測試結(jié)果都存在同樣的規(guī)律：沿焊縫方向縱向殘余應(yīng)力sx在焊縫中心位置最大，測量值基本接近材料的屈服強(qiáng)度，在焊縫及熱影響區(qū)縱向殘余應(yīng)力sx為拉應(yīng)力，母材部分縱向殘余應(yīng)力sx為壓應(yīng)力，且隨著測試點(diǎn)離焊縫中心距離變遠(yuǎn)，縱向殘余應(yīng)力sx基本呈線性減?。淮怪焙缚p方向的橫向殘余應(yīng)力sy在焊縫中心位置最大，基本表現(xiàn)為拉應(yīng)力，熱影響區(qū)及母材位置分布其它4個測試點(diǎn)均為壓應(yīng)力，且橫向殘余應(yīng)力測試值變化幅度較小，無明顯規(guī)律。但各測試點(diǎn)殘余應(yīng)力測量值存在一定的偏差，峰值應(yīng)力最大相差113 MPa，相差27%。同一塊試板上沒有完全相同的測試點(diǎn)，三家單位測試結(jié)果的不同，工程上是可以接受的。由于X射線衍射儀測試到橫向殘余應(yīng)力sy變化十分微弱，不便于測量，只記錄了縱向殘余應(yīng)力sx的測量結(jié)果。比較圖4中3條曲線，發(fā)現(xiàn)盲孔法測試縱向殘余應(yīng)力sx峰值最大，壓痕法次之，X射線衍射法最小。沿焊縫方向縱向殘余應(yīng)力sx在焊縫中心位置最大，測量值基本接近材料的屈服強(qiáng)度，在焊縫及熱影響區(qū)縱向殘余應(yīng)力sx為拉應(yīng)力，母材部分縱向殘余應(yīng)力sx為壓應(yīng)力，且隨著測試點(diǎn)離焊縫中心距離變遠(yuǎn)，縱向殘余應(yīng)力sx基本呈線性減?。粰M向殘余應(yīng)力sy在焊縫中心位置最大，基本表現(xiàn)為拉應(yīng)力，熱影響區(qū)及母材位置分布其它4個測試點(diǎn)均為壓應(yīng)力，且橫向殘余應(yīng)力測試值變化幅度較小，無明顯規(guī)律。 關(guān)于增加不確定度等相關(guān)信息的說明鉆孔應(yīng)變法影響測量殘余應(yīng)力結(jié)果的因素特別多，所以測量結(jié)果的數(shù)據(jù)波動度和重復(fù)性沒有其它物理測試量好，給人一個錯覺，這個方法好像不太靠譜。其中影響比較大的是17個歐洲不確定度項(xiàng)目（UNCERT）中由德國主持的鉆孔應(yīng)變測量殘余應(yīng)力不確定度報告CoP 15。2002年發(fā)布的NPL measurement good practice guide 53則在CoP 15的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善，給出了一個包含44個影響因素（實(shí)際上可能不止這些）的不確定度來源表，并對各因素的不確定度貢獻(xiàn)大小進(jìn)行了評價。這方面的比對研究一直不斷，但迄今為止，比對范圍最廣，影響較大的一次比對是2000年由NPL牽頭組織英國20家單位開展鉆孔應(yīng)變法和X射線法XRD的實(shí)驗(yàn)室間比對。因此標(biāo)準(zhǔn)制訂中，選擇NPL measurement good practice guide 53中的不確定度來源表和上表6作為資料性附錄供標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)使用者對測量結(jié)果分析時參考，同時有助于正確認(rèn)識鉆孔應(yīng)變法，對之有一個理性的
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