无损检测 焊接残余应力超声无损检测方法 编制说明

1、无损检测 焊接残余应力超声无损检测方法团体标准编制说明一、工作简况1.任务来源本标准经中国材料与试验团体标准委员会（以下简称：CSTM标准委员会）无损检测技术及设备领域委员会审查，CSTM标准委员会批准无损检测 焊接残余应力超声无损检测方法立项，标准项目归口管理委员会为CSTM/FC94无损检测技术及设备领域委员会，标准计划编号为CSTM LX 9400 00679-2021，由北京理工大学牵头承担无损检测 焊接残余应力超声无损检测方法团体标准的制定工作。2.标准制定的背景和目的针对目前国家重大建设与制造项目焊接残余应力检测的要求，例如大尺度风洞焊接建造、中俄黑龙江友谊大桥连接焊缝、大型火箭壳

2、体焊接等，利用超声临界折射纵波检测的准确性和合理性的特点，通过超声纵波声程长度共享原则，可现场方便地对构件焊接残余应力进行高精度、高效率的超声无损检测；该检测方法特别适用于焊接材料的残余应力或服役载荷应力的无损检测，确保焊接构件的服役安全，对提高我国机械制造行业的无损检测水平具有积极作用。该方法属于创新研究和技术，目前还没有相关的国内外标准。为了规范检测和使用过程，得到准确一致的检测结果，该标准将用于所有领域的焊接残余应力检测与安全评估，社会意义重大，应用前景及其广泛，特别建议制定此项国家标准。3.工作主要过程按照中国材料与试验团体标准委员会标准制修订程序的要求，无损检测 焊接残余应力超声无损

3、检测方法团体标准的编制完成了以下工作：（1）起草阶段：CSTM/FC94无损检测技术及设备领域委员会成立之后，积极开展各项标准制定工作，为保证后续标准的规范性，针对无损检测 焊接残余应力超声无损检测方法组建成立了标准起草工作组，确定了标准编写原则和分工，提出标准编制进度安排。4.主要参加单位及工作组成员主要参加单位包括：北京理工大学、中国兵器科学研究院宁波分院、内蒙古第一机械集团股份有限公司。工作组成员包括：徐春广、张文君、尹鹏、李文凯、卢钰仁、李培禄、栗双怡、宋文渊、潘勤学、肖定国、马永江、赵文政、靳聪、杨光璨、陈常宏、李涔诚。二、标准化对象简要情况及制修订标准的原则1. 标准化对象简要情况

4、本标准为旨在规范本领域内各标准的制修订和发布。2.制修订标准的原则（1）制修订标准的依据或理由依据中国材料与试验团体标准制修订管理细则、中关村材料试验联盟团体标准管理办法（试行）制定本标准，规范本领域内各标准的制修订和发布。（2）制修订标准的原则本标准编制遵循经济社会发展需求原则、技术先进和经济合理原则、适应贸易全球化需求原则、维护公众利益原则、协商一致原则、广泛参与和公开透明原则。本标准在结构编写和内容编排等方面依据GB/T 1.12009标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写进行编写。三、采用国际标准和国外先进标准的情况无。四、标准主要内容本标准规定了检测工具的定义、检测方式的确立、超

5、声临界折射纵波产生方法、焊接残余应力超声无损检测原理、耦合方法、超声信号的采集与处理位置、检测系统的组成、检测条件、零应力校准、检测规程、检测结果的记录及检测报告的填写要求等。本标准的主要内容及相关说明如下：范围本文件规定了构件焊接残余应力超声临界折射纵波检测的方法。本文件适用于普通碳素钢、高强度钢、不锈钢、铝合金和钛合金等透声金属材料焊接残余应力检测，以及透声非金属材料焊接残余应力超声检测。本文件适用于焊缝处焊接残余应力的无损检测，也适用于外界载荷导致焊缝及母材内部产生的服役应力的无损检测。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

6、仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法GB/T 7704 无损检测 X射线应力测定方法GB/T 12604.1 无损检测 术语 超声检测GB/T 18852 无损检测 超声检验 测量接触探头声束特性的参考试块和方法GB/T 32073 无损检测 残余应力超声临界折射纵波检测方法GB/T 9445 无损检测 人员资格鉴定与认证GB/T 11343 无损检测 接触式超声斜入射检测方法术语 包括：服役应力、残余应力、初始残余应力、焊接残余应力、焊接残余应力区、焊接热影响区、许用残

7、余应力、残余应力阈值、超声临界折射纵波、应力系数。原理包括：焊接残余应力的超声临界折射纵波法检测原理、焊接残余应力梯度的检测原理。仪器和设备包括：系统构成、临界折射纵波探头、焊接残余应力超声检测仪、温度传感器、基准零应力试块、耦合剂。工作流程包括：焊接残余应力超声无损检测工作前的准备和检测实施。检测结果与评估包括：对被检焊接构件在不同约束状态情况下检测的应力值进行解释说明。控制报告规定了对检测记录、检测报告的基本要素的要求。五、主要试验（或验证）结果的分析、综述报告、技术经济论证，预期的经济效果等（1）测试环境：室温下。（2）测试步骤：1.应力系数标定将超声波检测仪器探头稳固耦合在零应力试块的

8、标定区域内的某一点，按GB/T228.1规定的方法，在常温环境（222）下，对零应力试块进行拉伸实验：对试块施加一个恒定的力，程序控制或者手动控制拉力维持在稳定值。在材料弹性范围内，记录检测仪器的声时差t和拉伸实验设备输出的拉应力变化。测完一点后，重新换一点重复以上步骤进行测量。其中测量点不少于6点，重复拉伸次数不少于3次，取平均值，绘制出拉伸应力值与声时差的坐标图。对数据线进行线性拟合，得到的直线斜率的倒数即为应力系数K。2. 检定过程将标定的应力系数输入到被检定的仪器中；将被检定的残余应力超声无损检测仪的探头稳固耦合在拉伸试块的采样区域内，按GB/T228.1规定的方法，在室温环境下，对零

9、应力试块进行拉伸实验，如图2所示。在仪器的测量范围内，利用拉伸机进行拉伸试验，在零应力拉伸试块的弹性范围内均匀选区一些点（大于6点），拉伸机加载应力到达每一点数值时保持应力稳定30秒后再开始检测，然后记录拉伸机的拉力数值，将拉力数值除以拉伸试样标定区域的横截面积，记得到基准应力数值0，同时，记录被检定应力检测仪器检测到的应力值读数；每一测量点重复拉伸次数不少于3次。图1 残余应力超声检测仪校准原理示意图图2 残余应力超声检测仪校准现场（3）校准结果校准结果序号拉伸机拉力值0 （MPa）检测残余应力值i（MPa）示值误差i（MPa）1100959595-5-5-52130124124127-6-

10、6-33160160160160000419019019019300352202232232233336280259259259999731029128829111811由校准结果可知，max15MPa，或max0.1maxMPa，检测精度15MPa、灵敏度15MPa，检测范围为-s+s（s为材料屈服强度），符合校准对检测仪器的性能要求。六、与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系无。七、对征求意见及重大分歧意见的处理经过和依据该标准的编制过程中，无重大分歧意见。八、标准水平建议，预期的社会经济效果。目前，国内外焊接残余应力超声无损检测的应用正在发展，但尚无任何标准和规范，没有相关的国内外标准可供借鉴，为进一步规范残余应力超声临界折射纵波无损检测的广泛应用，提供相关检测技术的指导，特制定本标准。目前北京理工大学在国际上领先此项技术研究，自主研发的焊接残余应力超声无损检测系统已经逐步在各行业和领域得到广泛应用，随着焊接工艺与装备的发展，焊接残余应力无