一種焊接殘余應(yīng)力的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明創(chuàng)造提出了一種焊接殘余應(yīng)力的測試方法，首先，在與待測材料相同材料的標定試樣上間隔的鉆出數(shù)個測試孔，并且，每兩測試孔中心距大于1.5倍測試孔直徑；然后，在每個所述離測試孔中心一定距離處粘貼數(shù)個應(yīng)變片，每兩個應(yīng)變片夾角在60°?120°之間；之后，施加一個已知的單向應(yīng)力場，使其中一個電阻應(yīng)變片平行于外力方向；測量鉆孔前后的釋放應(yīng)變；最后計算出應(yīng)變釋放系數(shù)。所述應(yīng)變片的各電阻片應(yīng)保持牢固的粘接，且鉆各個所述測試孔時，應(yīng)在相同溫度條件下進行。本焊接殘余應(yīng)力測試方法操作簡單，局限性小，易于實現(xiàn)，通過理論計算，能夠準確測量出應(yīng)變釋放系數(shù)，進而為下一步分析焊接殘余應(yīng)力帶來的影響提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。
【專利說明】
一種焊接殘余應(yīng)力的測試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明創(chuàng)造涉及鋼管線焊接工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種焊接殘余應(yīng)力的測試 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 焊接殘余應(yīng)力的測定方法按測試原理可分為應(yīng)力釋放法和物理的方法。物理方法 包括磁性法、超聲波法、X射線衍射法等。應(yīng)力釋放法主要包括切條法、切槽法，小孔法，逐層 銑削法等。對于焊接鋼管而言，常用的殘余應(yīng)力測試方法有X射線衍射法、小孔法、機械切割 應(yīng)力釋放法進行殘余應(yīng)力對比測試。由于X射線衍射法只能測試表面殘余應(yīng)力，對被測表面 要求較高，要求避免由局部塑性變形所應(yīng)起的干擾，且測試所用設(shè)備比較昂貴。而機械切割 應(yīng)力釋放法需要大量的試驗管段和測試數(shù)據(jù)資料才能進行殘余應(yīng)力對比，試驗室條件難以 達到。因此 發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容
[0003] 本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種焊接殘余應(yīng)力的測試方法，方法簡便高效，易于實現(xiàn)。
[0004] 本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0005] -種焊接殘余應(yīng)力的測試方法，包括如下步驟：
[0006] ①在與待測材料相同材料的標定試樣上間隔的鉆出數(shù)個測試孔，并且，每兩測試 孔中心距大于1.5倍測試孔直徑；
[0007] ②在每個所述離測試孔中心一定距離處粘貼數(shù)個應(yīng)變片，每兩個應(yīng)變片夾角在 60°-120° 之間；
[0008]③施加一個已知的單向應(yīng)力場，使其中一個電阻應(yīng)變片平行于外力方向；
[0009]④測量鉆孔前后的釋放應(yīng)變；
[0010]⑤計算應(yīng)變釋放系數(shù)。
[0011] 進一步，所述應(yīng)變片互相垂直粘貼。
[0012] 進一步，所述應(yīng)變片的各電阻片應(yīng)保持牢固的粘接，其絕緣電阻應(yīng)2 300ΜΩ。
[0013] 進一步，鉆各個所述測試孔時，應(yīng)在相同溫度條件下進行。
[0014] 進一步，所述測試孔為直徑為的盲孔。
[0015] 進一步，所述測試孔的深度為其自身直徑的1-1.2倍。
[0016] 進一步，所述標定試樣預(yù)先需要經(jīng)退火處理。
[0017] 采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果為：
[0018] 本焊接殘余應(yīng)力測試方法操作簡單，局限性小，易于實現(xiàn)，通過理論計算，能夠準 確測量出應(yīng)變釋放系數(shù)，進而為下一步分析焊接殘余應(yīng)力帶來的影響提供可靠的數(shù)據(jù)支 撐。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發(fā)明創(chuàng)造實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本發(fā)明創(chuàng)造的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前 提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020] 圖1為本發(fā)明孔間距離多點測量；
[0021 ]圖2為本發(fā)明創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明標定試驗示意圖；
[0023]其中：卜標定試樣;2_應(yīng)變片;3_測試孔;4_焊縫。
【具體實施方式】
[0024]下面將結(jié)合本發(fā)明創(chuàng)造實施例中的附圖，對本發(fā)明創(chuàng)造實施例中的技術(shù)方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明創(chuàng)造一部分實施例，而不是全部的 實施例?；诒景l(fā)明創(chuàng)造中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明創(chuàng)造保護的范圍。
[0025] 一種焊接殘余應(yīng)力的測試方法，如圖1至3所示，包括如下步驟：
[0026] ①在與待測材料相同材料的標定試樣1上間隔的鉆出數(shù)個測試孔3,并且，每兩測 試孔中心距大于1.5倍測試孔直徑;測試孔3最好處于焊縫4兩端；
[0027] ②在每個所述離測試孔3中心一定距離處粘貼數(shù)個應(yīng)變片2,每兩個應(yīng)變片2夾角 在60°-120°之間；所述應(yīng)變片優(yōu)選采用互相垂直的粘貼方式；
[0028]③施加一個已知的單向應(yīng)力場，使其中一個電阻應(yīng)變片平行于外力方向；
[0029] ④測量鉆孔前后的釋放應(yīng)變；
[0030] ⑤計算應(yīng)變釋放系數(shù)。
[0031 ]粘貼應(yīng)變片前，試件待測部位的表面應(yīng)符合粘貼應(yīng)變片膠粘劑說明書的要求，其 表面處理應(yīng)避免采用可能顯著改變表面應(yīng)力的研磨或磨蝕。應(yīng)變片的1、3片分別沿x、y軸粘 貝占，并嚴格按制造廠說明書的要求進行，并確保在測量過程中不受損壞，應(yīng)變片的各電阻片 應(yīng)保持牢固的粘接，其絕緣電阻應(yīng)不小于300MΩ。
[0032]在進行測試孔的鉆孔作業(yè)時，鉆孔深度應(yīng)為鉆孔直徑的1.0-1.2倍，鉆孔直徑根據(jù) 應(yīng)變片測量圓的直徑按公式(1-6)計算：
[0033] , (1-6)
[0034] 式中D-應(yīng)變片測量圓的直徑，mm;如圖1所示，
[0035] Do-鉆孔直徑，mm。
[0036] 孔間距離多點測量時，孔與孔之間距離應(yīng)大于15Do。另需說明的是，鉆孔應(yīng)在相同 溫度條件下進行。
[0037] 應(yīng)變釋放系數(shù)A、B需通過標定試驗來確定。標定試驗是在標定試樣上進行，如圖3 所示，對已粘貼應(yīng)變片的標定試樣，施加一個已知的單向應(yīng)力場，使其中一個電阻應(yīng)變片平 行于外力方向，即最大主應(yīng)力 σι等于外加載荷引起的應(yīng)力σ，鉆孔，測量鉆孔如后的釋放應(yīng) 變，按公式(1 -7 )、（ 1 _8)計算應(yīng)變釋放系數(shù)A，B值。
[0_ (1-7)
_9] (1-8)
[0040] 標定試樣所用的材料應(yīng)與待測材料相同，且經(jīng)消除應(yīng)力退火后，再進行精加工。
[0041] 小孔法也稱盲孔法，其原理是在應(yīng)力場中鉆小孔，應(yīng)力的平衡受到破壞，則小孔周 圍的應(yīng)力將重新調(diào)整，從而，測得孔附近的彈性應(yīng)變增量，就可以用彈性力學原理來推算出 小孔處的殘余應(yīng)力。其具有測量速度快，對焊件破壞性小，結(jié)果較準確，可現(xiàn)場操作的特點。
[0042] 具體操作過程如下：在離鉆孔中心一定距離處粘貼幾個應(yīng)變片，且各應(yīng)變片之間 保持一定角度，分別測出鉆孔前后各應(yīng)變片的應(yīng)變值。便可按式（1-1)計算出主應(yīng)力的大小 和方向。
[0043] (1-1 )
[0044] (1~2 )
[0045]
[0046] (1-3)
[0047] 0-4) 1 (1-5)
[0049] 式中εΑ、εΒ、ε[為應(yīng)變片A、B、C的應(yīng)變量。
[0050]這種方法在應(yīng)力釋放法中對工件的破壞性最小，可鉆Φ 1-Φ 3_的盲孔。公式中的 系數(shù)A和B應(yīng)該用實驗來標定。小孔法結(jié)果的精確性取決于應(yīng)變片粘貼位置的準確性。孔徑 越小對相應(yīng)位置的準確性要求越高。
[0051 ] 確定鉆孔時測定參數(shù)為:應(yīng)變片柵長2.0 X 2. Omm，鉆孔直徑Do = 2. Omm，鉆孔深度h =2.0mm，應(yīng)變片測量圓直徑D = 6.0mm，孔間距為35mm。應(yīng)變釋放系數(shù)通過標定試驗（〇 = 75MPa)得到 A2. ο = 0 · 6128μ ε /MPa; B2. ο = -0 · 3285μ ε /MPa。
[0052]本焊接殘余應(yīng)力測試方法操作簡單，局限性小，易于實現(xiàn)，通過理論計算，能夠準 確測量出應(yīng)變釋放系數(shù)，進而為下一步分析焊接殘余應(yīng)力帶來的影響提供可靠的數(shù)據(jù)支 撐。
[0053]以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本 發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造 的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種焊接殘余應(yīng)力的測試方法，其特征在于，包括如下步驟： ① 在與待測材料相同材料的標定試樣上間隔的鉆出數(shù)個測試孔，并且，每兩測試孔中 心距大于1.5倍測試孔直徑； ② 在每個所述離測試孔中心一定距離處粘貼數(shù)個應(yīng)變片，每兩個應(yīng)變片夾角在60°-120°之間； ③ 施加一個已知的單向應(yīng)力場，使其中一個電阻應(yīng)變片平行于外力方向； ④ 測量鉆孔前后的釋放應(yīng)變； ⑤ 計算應(yīng)變釋放系數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接殘余應(yīng)力的測試方法，其特征在于:所述應(yīng)變片互相 垂直粘貼。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接殘余應(yīng)力的測試方法，其特征在于:所述應(yīng)變片的各 電阻片應(yīng)保持牢固的粘接，其絕緣電阻應(yīng)2 300ΜΩ。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接殘余應(yīng)力的測試方法，其特征在于:鉆各個所述測試 孔時，應(yīng)在相同溫度條件下進行。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接殘余應(yīng)力的測試方法，其特征在于:所述測試孔為直 徑為的盲孔。6. 根據(jù)權(quán)利要求1、4或5所述的一種焊接殘余應(yīng)力的測試方法，其特征在于:所述測試 孔的深度為其自身直徑的1-1.2倍。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接殘余應(yīng)力的測試方法，其特征在于:所述標定試樣預(yù) 先需要經(jīng)退火處理。
【文檔編號】G01L5/00GK105841854SQ201610278059
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】稅正偉, 周培山, 敖攀, 楊昕, 梁軍剛, 謝芋江, 肖景安, 郭明林, 桑東恒
【申請人】西南石油大學