《无损检测 应力检测 超声横波双折射法》CSTM标准编制说明 - 征求意见

（一）工作简况

1、任务来源

根据CSTM无损检测技术及设备领域委员会关于征集领域2021年标准项目的通知，

在国家重点研发计划、市场监管总局科技计划等项目的支持和工程检测迫切需求情况

下，中国特种设备检测研究院就《无损检测应力检测超声横波双折射法》标准向标委

会提出了立项申请，经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CSTM标准《无损检测应力检测超声横波双折射法》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

LX940000671-2021，标准牵头单位为中国特种设备检测研究院。

2、主要工作过程

1）起草阶段：

立项前，中国特种设备检测研究院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。标准编制组对国内外采用超声横波双折射法应力检测

现状与发展情况进行全面调研，广泛搜集和检索国内外的相关技术资料，查阅国内外的

相关标准，于2021年7月形成标准工作组讨论稿，提交中国材料与试验团体标准委员会

无损检测技术及设备领域委员会（CSTM/FC94）秘书处。

2021年4月16日至17日，中国材料与试验团体标准委员会无损检测技术及设备领域

委员会（CSTM/FC94）在山东济南召开了2021年度第一次标准审议会，会上对申报标准

《无损检测应力检测超声横波双折射》进行了立项论证和投票，根据投票结果，本标

准通过立项。会上，与会专家对本标准进行充分的讨论和商议，并提出了相关建议。

2）征求意见阶段：

立项后，中国特种设备检测研究院按照标准编制计划，标准起草工作组全体成员之

间通过邮件、电话的方式，经过多次沟通协商，于2021年7月形成标准征求意见稿，提

交中国材料与试验团体标准委员会无损检测技术及设备领域委员会（CSTM/FC94）秘书

处，进行公开征求意见。

3）审查阶段：

4）报批阶段：

3、本标准起草单位和主要起草人

本标准起草单位：

本标准主要起草人：

（二）标准编制原则和确定标准主要内容

该标准按照现行的GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：标准的结构与编写》给出

的规则起草。

本标准规定了基于超声横波双折射的应力检测方法。适用于检测透声性良好的材料

构件内的残余应力和载荷应力（垂直于横波传播方向上的）。

本标准的主要内容包括：1、术语和定义、2、检测原理、3、人员要求、4、检测工

艺规程、5、检测设备和器材、6、应力检测、7、补偿、8、检测结构评估、9、检测报

告。

（三）主要试验（或验证）的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效果：

1)主要试验（或验证）的分析、综述报告

残余应力及载荷应力在机械构件中是普遍存在的，其影响贯穿机械结构全寿命周

期，不仅会降低工件强度，使工件在制造时产生变形和开裂等工艺缺陷，而且在在役过

程中，应力将严重影响构件材料的抗疲劳能力、抗应力腐蚀能力、降低构件服役强度等。

采用有效的检测方法来获取构件内部残余应力分布状态，对于保障构件的加工质量和服

役可靠性有重要意义。

应力的超声测量方法的精度高、适用性强，且安全可靠无辐射，对人体和环境无危

害，已经成为一种技术成熟、分辨率高、特别适合现场和工程应用的方法，广泛应用于

容器管道、铁路车辆、航空航天等领域。而横波双折射法，作为超声测量方法的一种，

国际上已有成熟的商业产品，并应用于实际测量中。为了满足横波双折射应力测量工作

的需要，保证测量值溯源有效性，使测量规范化和有据可依，《无损检测应力检测超

声横波双折射法》的制定十分必要。

目前国内外针对应力超声测量技术的标准并不多，国内的标准主要有《GB/T

32073-2015无损检测残余应力的超声临界折射纵波检测方法》和《GB/T38952-2020无

损检测残余应力超声体波检测方法》，两个标准的检测方法分别为纵波及横纵波结合。

目前国内暂未有超声横波双折射测量方法的相关标准。

主要技术内容试验分析

利用电磁超声横波双折射检测系统对Q345试块在弹性范围内对试样进行拉伸。声波

传播方向和应力方向如图1所示。可获得偏振方向平行于应力的横波与偏振方向垂直于

应力的横波的声时差和拉伸试验设备输出的拉应力变化，从而得到声弹性系数。

图1横波传播方向和应力方向示意图

（a）平行于应力偏振的横波时延（b）垂直于应力偏振的横波时延

图3横波时延和单向应力的关系

2)技术经济论证

超声波是目前工业上新兴的的应力检测技术手段，因其检测速度快，适用性强，且

安全可靠无辐射，对人体和环境无危害逐渐受到广泛关注。超声横波双折射可测工件内

部的平面应力状态，且不受厚度方向影响。将该技术应用于应力检测中年，不仅精度高，

而且能够显著提高效率，比传统X射线等方法速度可提高至少一倍。因此，研究横波双

折射应力检测方法具有重要的理论意义和实用价值。

该检测方法的推广应用，将会大大提高检测效率，并节约大量的人力、物力和财力，

带来巨大的经济效益，制定《无损检测应力检测超声横波双折射法》标准的工作势在

必行。在充分理解和贯彻国家质量、安全等相关标准的基础上，编写一套详细、系统并

且通用的监测标准，使得监测更加规范，结果更加可靠。

3）预期的经济效果

本标准的制定，为结构内部应力检测提供一种无损检测方法，可有效解决工件内部

应力不便检测、检测效率低下等应力检测的技术难题，满足应力检测市场需求，对保障

工业产品质量安全具有重大意义。该标准发布实施后将进一步规范应力超声横波双折射

检测方法，保证检测结果的有效性和可靠性。

可以预见，随着现代化步伐日益加快，超声横波双折射应力检测方法必将在我国的

工业安全生产以及节能环保中发挥出不可替代的重要作用。标准完成后，可以将其推广

到石化、核能、热力、电力、军工、航空航天、机械等诸多领域，应用需求广泛，使用

数量巨大，市场前景广阔，具有极好的产业发展前景。

（四）与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系：

本标准与我国的现行法律、法规和强制性国家标准没有冲突。

（五）重大分歧意见的处理经过和依据：

本标准制定过程中，尚无出现未采纳的重大分歧意见。

（六）标准水平建议，预期的社