《钢丝绳 实际残余应力测定方法》征求意见稿

ICS77.140.65

CCSH49YB

中华人民共和国黑色冶金行业标准

YB/TXXXX—XXXX

钢丝绳实际残余应力测定方法

Steelwirerope–DeterminationoftheResidualstress

（征求意见稿）

-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中华人民共和国国家工业和信息化部发布

YB/TXXXX—XXXX

钢丝绳实际残余应力测定方法

1范围

本文件规定了钢丝绳残余应力测定方法的范围、规范性引用文件、术语和定义、方法选择、试验

报告。

本文件中测定残余应力的方法只涉及物理法和X射线应力检测法。

本文件适用于所有用途的钢丝绳，不限直径、不限工况。其他钢帘线、钢绞线、钢丝均可参照本文

件进行残余应力检测。

2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，

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/T7704无损检测Ｘ射线应力测定方法

GB/T8706钢丝绳术语、标记和分类

GB/T22315金属材料弹性模量和泊松比试验方法

GB/T24191钢丝绳实际弹性模量测定方法

GB/T33159钢帘线试验方法

YB/T081冶金技术标准的数值修约与检测数据的判定

3术语和定义

下面列定的以及GB/T7704中界定的术语和定义适用于本文件。

3.1

宏观残余应力Macroresidualstress

在钢丝绳的结构形式中，每根钢丝既有沿着股中心丝的扭转和弯曲，也有整股钢丝沿着钢

丝绳中心股的扭转和弯曲，以及钢丝绳在盘卷上弯曲盘绕，都会引起钢丝绳产生残余应力，这

种由钢丝绳不同组成部分的宏观变形不均匀性引起的残余应力，被称为宏观残余应力。

3.2

微观残余应力Latticeresidualstress

组成钢丝绳的每根钢丝在经过热处理、拉拔、压缩而导致的晶格间距发生变化，由晶格间距变

化而引起的应力，被称为微观残余应力。

3.3

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直接折角法Directanglebendingmethod

3.4

微区X射线应力检测法

4方法选择

直接折角法适用于盘卷上直径≤10mm的钢丝绳，主要检测的是宏观残余应力。

微区X射线应力检测法适用于钢丝绳单丝直径30µm以上的，目前制绳钢丝直径均满足检测要求，

所以不限钢丝绳直径、类型、工况均可采用；

微区X射线应力检测法是一种破环性试验，主要检测钢丝绳钢丝内部的微观残余应力，需要拆解

钢丝和股；

3种方法由钢丝绳直径范围以及供需双方协商选定，订货合同中未注明者，由供方自行决定。

4.1残余应力的测定

4.1.1方法1——直接折角法

4.1.1.1原理

盘卷上的钢丝绳通过拉出一定长度后，折角观察其旋转方向，来确认存在于钢丝绳内部的宏观残余

应力。

4.1.1.2试验步骤

从盘卷上沿切线方向拉出钢丝绳，钢丝绳不可旋转去除1m后，在拉出端折出一个长约50mm的直

角，紧握住折角，保证不会有任何转动，将钢丝绳拉出6m，慢慢地松开折角，让钢丝绳自由释放转动，

观察折角旋转角度，以角度确认残余应力，90°为0.25，180°为0.5，270°为0.75，360°为1，顺时针为

正，逆时针为负，读数并记录试样转动的方向和圈数。检测图示按GB/T33159进行，如图1所示。

图1折角法示意图

4.1.1.3试验数据

残余应力：单位为圈，精确到0.25圈。

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4.1.2方法2——微区X射线应力检测法

4.1.2.1原理

其原理是基于著名的布拉格方程2dsinθ=nλ，即一定波长的X射线照射到晶体材料上，相邻两个原

子面衍射时的X射线光程差正好是波长的整数倍。通过测量衍射角变化Δθ从而得到晶格间距变化Δd，

根据胡克定律和弹性力学原理，计算出材料的残余应力。

4.1.2.2设备

微区X射线残余应力仪

4.1.2.2样品的制备

a)截取的样品长度以设备要求为主，应以不导致所测应力的释放为原则；

b)拆解钢丝绳成单丝，按照相同直径分类，试验前先将试样用适当的溶剂或洗涤剂(非氯化物)除

油并干燥。推荐使用丙酮或者无水乙醇清洗试样，并吹干；

c)镀锌钢丝绳检测单丝无需进行褪镀，直接进行检测；

d)选择的测试位置应具备测试所需的空间和角度范围，同一制绳钢丝的工艺基本固定，属于均匀

性材料，为样品长度的中间位置，测试三点，三点的平均值为最终数值；

e)若材料属于不均匀性，建议测试点增加到30点，以30点的数值进行统计学分析，去除离群值

后，选择中位值或平均值，作为最终数值。

4.1.2.3样品的检测

参照国家标准GB/T7704对钢丝绳绳股中钢丝进行残余应力检测。检测过程中需要注意事项如下：

a)钢丝测试点为曲面,针对测试点处的曲率半径,宜选择适当的X射线照射面积,以能将被照射区域

近似为平面为原则，测试点通常为有一定面积的小区域；照射面积的选择照射面(X射线光斑)的面积大

小可通过选用不同直径的准直管、不同尺寸的狭缝而获得选择X射线光斑的。原则如下:

——根据测试目的和要求的应力分布分辨率确定光斑尺寸;

——根据试件表面的应力分布梯度确定光斑尺寸:对于表面应力分布梯度较为平缓且曲率半径较大

的试样,可选用适当的较大的照射面积；如果在某一方向上应力分布梯度较大,则应缩小这个方向上的光

斑尺寸；

——根据试件被测点处的曲率半径大小确定光斑尺寸:对于曲率半径比较小的试样,应采用较小的光

斑,保证在设定的Ψ和2θ范围里入射和反射的X射线不被弧形测试面本身部分地遮挡。参考的原则:光

斑直径宜不大于测试点曲率半径的0.4倍。建议钢丝直径≥2mm时，光斑尺寸宜选择0.5mm及以上;钢

丝直径在1mm和2mm之间的，光斑尺寸宜选择0.3mm；钢丝直径小于1mm时，应适当缩小光斑尺寸，若

选择最小光斑尺寸30µm时，应加大功率和检测时间。总之，光斑越小，误差越大；样品直径越小，误

差越大；

b)在需要将试样夹紧在工作台上的情况下,应保证不因夹持而在测试部位产生附加应力；

c）衍射波峰呈正态分布时，此时满足布拉格方程，结果可信。正态分布越明显、越光滑，表明结果越

真实；若波峰无法呈现正态分布时，建议减少光斑尺寸、增大功率等调整仪器参数在进行检测，若仍然

无法呈现正态分布，则试验失败，数据不计入统计结果，需重新试验;

3

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d)输入材料的弹性模量E和泊松比υ，不锈钢钢丝绳和碳素钢钢丝绳的弹性模量大致为193GP和210GPA，

泊松比大约为0.305和0.26。弹性模量、泊松比的确定也可按照GB/T22315以及GB/T24191进行检

测。

4.1.2.4实际残余应力的计算

a)当检测钢丝绳内全部钢丝时，是将每根钢丝的实测残余应力相加。

b)当检测钢丝绳内部分钢丝时，部分钢丝的选择原则为，根据GB/T8706所述钢丝绳的结构，选择

同结构同直径的钢丝每类至少6根或者取多股同类型的一股同直径钢丝进行残余应力检测，求取平均

值作为同结构同直径钢丝的计算残余应力值。钢丝绳残余应力总和按式（1）计算。

……………（1）

式中：

σ=σ0+σ1N1+σ2N2+σ3N3+…+σ�N�

σ——钢丝绳残余应力总和，单位为MPa；

、、——同结构、同直径1股中钢丝的实测残余应力与不参加试验钢丝的计算残余应力

之和，单位为MPa；

σ1σ2σ3…σ�

——各股中心丝的实测残余应力或计算残余应力之和，单位为MPa；

、、——钢丝绳中同结构、同直径的股数。

σ0

c）如需研究轴向残余应力在钢丝内部的分布情况，具体见附录A。

N1N2N3…N�

4.1.2.5试验数据

数值表示：拉应力为正，+XX.XX±YY.YYMPa；压应力为负，-XX.XX±YY.YYMPa；YY.YY一般是根据

试验数据和检测的实际情况而计算的测量误差。

建议钢丝直径≥2mm时，测量误差大约±20.00MPa;钢丝直径在1mm和2mm之间的，测量误差大约±

50.00MPa；钢丝直径小于1mm时，测量误差大约±80.00MPa。

试样试验结果应采用修约值比较法，其修约规则应符合YB/T081的规定。

5试验报告

试验报告应包含以下内容：

a)样品名称、规格和编号；

b)仪器型号；

c)测试环境；

d)测试结果；

e)本标准编号；

f)操作者、测试日期、测试单位。

4

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附录A

(资料性)

钢丝内部残余应力的分布情况

A.1试验要求

研究轴向残余应力在钢丝内部的分布情况,分别在同结构同直径钢丝股中选取至少1根