偏析检测:残余应力磁测法检测方法与步骤

发布时间:2020-03-26 10:00:08 编辑:兴山县念薇环境检测认证所
残余应力磁测法检测方法与步骤

1、残余应力检测方法

测量焊接残余应力的方法按其对被检测对象是 否产生损伤分为有损法和无损法两大类,有损法又称为机械法测残余应力,它是采用机械加工的手段, 对被测构件进行部分解剖或完全剥离使被测构件上 的残余应力部分释放或完全释放,利用电阻应变计测出残余应力的方法,常用的有盲孔法。

无损法按其使用检测手段不同,分为 x 射线衍射法、超声声弹性法和磁测法等。其中超声声弹性法只能测试高值残余应力,目前还处于试验研究阶段。

盲孔法应力检测、x 射线衍射法、磁测法 3 种方法都有测试速度较快,都能用于不均匀的应力场,但 x 射线衍 射法由于仪器设备的复杂性只能用于实验室,盲孔 法和磁测法则因仪器的轻便性可用于实验室和现场 测试。盲孔法是采用在预测工件的表面中心钻一小 孔,使其产生局部应力释放,再由黏贴在孔周的应变 片感受出应变的变化,该应变称为释放应变,通过弹 性力学公式可得到主应力值和方向角。

与盲孔法相比,磁测法检测仪在测量残余应力时,对被 检测对象不造成任何破损,此外它能测出同一点在 不同状态下的应力情况。如超声波冲击等工艺处理 前后的焊接残余应力的变化情况,而且它既能测平 面光滑试样的应力又能测复杂形状部位处(如各构 造部件相交部位或角焊缝处等) 的焊缝残余应力。 而盲孔法对于复杂部位的开孔则受到限制。 在钢结构桥梁的焊缝中,测试残余应力的目的 是为了了解焊接残余应力的大小,分布状况,为后绪 将开展的减小和消除残余应力工艺及技术方案提供 依据,并且在减小和消除残余应力工艺处理后,再次进行测试,以了解焊接残余应力重新分布的情况,评 定工艺处理的效果,确认是否满足结构受力要求。

残余应力磁测法检测方法与步骤

二、残余应力的磁测法介绍

2. 1 磁测法的测试原理

目前在我国应用的磁测法是一种无损检测的方法,它的基本原理是,基于铁磁性材料(如低碳钢 等)的磁致伸缩效应,即铁磁性材料在磁化时会发 生尺寸变化;反过来铁磁体在应力作用下其磁化状 态(导磁率和磁感应强度等)也会发生变化,因此通 过测量磁性变化可以测定铁磁材料中的应力。当试 样内存在残余应力时,也会使磁畴的移动和转向均 受阻而使磁化率减小,这种现象称为磁弹性现 。

铁磁性材料其导磁率的相对变化量与应力 之间存在下列线性关系:

残余应力磁测法检测方法与步骤

上式说明导磁率的相对变化量与应力成正比,通过传感器和一定的电路将磁导率变化转变为电流 量(或电压) 的变化,建立应力和电流(电压) 的变 化,建立应力和电流(或电压) 的函数关系,通过电 量测量来确定内应力。应力和电流(或电压) 之间 不存在单值的函数关系。但是,平面应力状态,主应 力方向输出的电流差和主应力差有单值的线性关 系,其表达式:

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2. 2 灵敏系数的确定

灵敏系数 a 可通过单向拉压或 4 点弯曲实验确 定 。为消除边界对测量结果的影响,试样的宽 度需大于 3 倍探头的尺寸,试件长宽比取 6 较适宜, 标定试样,选择与被测材料同样的化学成分和同一 热处理状况的无内应力材料制成,通过标定可得一 系列数据。由式(1)可知这些数据满足线性关系, 所以利用最小二乘法计算出直线的斜率即灵敏系数 a ,计算公式如下:

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2.3应力的确定

已知各测点的主应力差和主方向角,用切实力 差法分离主应力。任一点 p 的主应力分量:

残余应力磁测法检测方法与步骤

残余应力磁测法检测方法与步骤

2. 4 磁测法的应用情况及测前的准备工作磁测法目前已经在三峡工程中的钢闸门、北京 西站钢门楼主桁架,石油化工设备中的球罐等项目 已经得到应用,但在大跨径钢结构桥梁构件焊接应 力的测试中还没有应用的报道资料。 采用磁测法测试前首先要进行灵敏系数的标 定。可通过单向拉压或 4 点弯曲实验确定。正式测 试时首先将试件焊缝上的测点经过打磨,然后将测 试仪器的一个探头直接接触在测点上,另一个探头 则放在预先标定好灵敏系数的钢板上,探头底部有 两个磁极,通过测定磁导率的变化来确定一点的应力状态。

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