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殘余應力磁測法檢測方法與步驟

嘉峪檢測網        2019-09-02 17:17

1、殘余應力檢測方法     

 

測量焊接殘余應力的方法按其對被檢測對象是 否產生損傷分為有損法和無損法兩大類,有損法又稱為機械法測殘余應力,它是采用機械加工的手段, 對被測構件進行部分解剖或完全剝離使被測構件上 的殘余應力部分釋放或完全釋放,利用電阻應變計測出殘余應力的方法,常用的有盲孔法。

無損法按其使用檢測手段不同,分為 x 射線衍射法、超聲聲彈性法和磁測法等。其中超聲聲彈性法只能測試高值殘余應力,目前還處于試驗研究階段。

盲孔法應力檢測、x 射線衍射法、磁測法 3 種方法都有測試速度較快,都能用于不均勻的應力場,但 x 射線衍 射法由于儀器設備的復雜性只能用于實驗室,盲孔 法和磁測法則因儀器的輕便性可用于實驗室和現場 測試。盲孔法是采用在預測工件的表面中心鉆一小 孔,使其產生局部應力釋放,再由黏貼在孔周的應變 片感受出應變的變化,該應變稱為釋放應變,通過彈 性力學公式可得到主應力值和方向角。

與盲孔法相比,磁測法檢測儀在測量殘余應力時,對被 檢測對象不造成任何破損,此外它能測出同一點在 不同狀態下的應力情況。如超聲波沖擊等工藝處理 前后的焊接殘余應力的變化情況,而且它既能測平 面光滑試樣的應力又能測復雜形狀部位處(如各構 造部件相交部位或角焊縫處等) 的焊縫殘余應力。 而盲孔法對于復雜部位的開孔則受到限制。 在鋼結構橋梁的焊縫中,測試殘余應力的目的 是為了了解焊接殘余應力的大小,分布狀況,為后緒 將開展的減小和消除殘余應力工藝及技術方案提供 依據,并且在減小和消除殘余應力工藝處理后,再次進行測試,以了解焊接殘余應力重新分布的情況,評 定工藝處理的效果,確認是否滿足結構受力要求。

殘余應力磁測法檢測方法與步驟

 

二、殘余應力的磁測法介紹

2. 1 磁測法的測試原理

目前在我國應用的磁測法是一種無損檢測的方法,它的基本原理是,基于鐵磁性材料(如低碳鋼 等)的磁致伸縮效應,即鐵磁性材料在磁化時會發 生尺寸變化;反過來鐵磁體在應力作用下其磁化狀 態(導磁率和磁感應強度等)也會發生變化,因此通 過測量磁性變化可以測定鐵磁材料中的應力。當試 樣內存在殘余應力時,也會使磁疇的移動和轉向均 受阻而使磁化率減小,這種現象稱為磁彈性現 。

鐵磁性材料其導磁率的相對變化量與應力 之間存在下列線性關系:

殘余應力磁測法檢測方法與步驟

上式說明導磁率的相對變化量與應力成正比,通過傳感器和一定的電路將磁導率變化轉變為電流 量(或電壓) 的變化,建立應力和電流(電壓) 的變 化,建立應力和電流(或電壓) 的函數關系,通過電 量測量來確定內應力。應力和電流(或電壓) 之間 不存在單值的函數關系。但是,平面應力狀態,主應 力方向輸出的電流差和主應力差有單值的線性關 系,其表達式:

殘余應力磁測法檢測方法與步驟

2. 2 靈敏系數的確定

靈敏系數 a 可通過單向拉壓或 4 點彎曲實驗確 定 。為消除邊界對測量結果的影響,試樣的寬 度需大于 3 倍探頭的尺寸,試件長寬比取 6 較適宜, 標定試樣,選擇與被測材料同樣的化學成分和同一 熱處理狀況的無內應力材料制成,通過標定可得一 系列數據。由式(1)可知這些數據滿足線性關系, 所以利用最小二乘法計算出直線的斜率即靈敏系數 a ,計算公式如下:

殘余應力磁測法檢測方法與步驟

2.3應力的確定

已知各測點的主應力差和主方向角,用切實力 差法分離主應力。任一點 p 的主應力分量:

殘余應力磁測法檢測方法與步驟

殘余應力磁測法檢測方法與步驟

2. 4 磁測法的應用情況及測前的準備工作

磁測法目前已經在三峽工程中的鋼閘門、北京 西站鋼門樓主桁架,石油化工設備中的球罐等項目 已經得到應用,但在大跨徑鋼結構橋梁構件焊接應 力的測試中還沒有應用的報道資料。 采用磁測法測試前首先要進行靈敏系數的標 定。可通過單向拉壓或 4 點彎曲實驗確定。正式測 試時首先將試件焊縫上的測點經過打磨,然后將測 試儀器的一個探頭直接接觸在測點上,另一個探頭 則放在預先標定好靈敏系數的鋼板上,探頭底部有 兩個磁極,通過測定磁導率的變化來確定一點的應力狀態。

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來源:Internet

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