[发明专利]一种超声波残余应力测试方法及设备

摘要

本发明提出一种超声波残余应力测试方法及设备，属于焊接残余应力的无损检测领域。所述测试方法是首先建立晶粒度和析出相量与纵波信号衰减度、与临界折射纵波在零应力样中传播时间、与声弹性系数的关系数据库；在进行残余应力测试时，先确定测试区域的纵波信号衰减度，再根据衰减度确定晶粒度和析出相量计算值，进一步计算测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传播时间和声弹性系数，最终可得到修正后残余应力。所述测试方法可修正由于焊接不同区域晶粒度与析出相量对声弹性系数，超声波在零应力样中传播时间产生的误差，可显著提高超声波测残余应力的精度。所述设备可实现所述测试方法，达到对超声波残余应力测试结果影响无损修正的效果。

主权项

1.一种超声波残余应力测试方法，其步骤如下：A1、准备晶粒度测试样A11、平行材料轧制或挤压方向切取拉伸样n组，记为N1组，N2组…Nn-1组，Nn组，每组拉伸样包括相同拉伸样ra根；A12、对N1组拉伸样不做任何处理，对N2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理、同一组中的拉伸样热处理条件相同，具体的热处理条件是：N2组拉伸样在温度Ta℃保温ha小时，N3组拉伸样在温度Ta℃保温ha+Δha小时……Nn-1组拉伸样在温度Ta℃保温ha+Δha(n-1-2)小时，Nn组拉伸样在温度Ta℃保温ha+Δha(n-2)小时，即得到N1-Nn组晶粒度测试样，其中Δha为相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数；N2-Nn组晶粒度测试样经过热处理，可认为是零应力状态；A13、对N1-Nn组晶粒度测试样进行金相处理，通过显微镜或电子背散射衍射计算出经过金相处理的N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样的晶粒度，并分别取N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样的晶粒度平均值，分别记为U1，U2，U3……Un-1，Un；A2、建立晶粒度与纵波信号衰减度的关系数据库A21、使用纵波平探头对N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样分别进行衰减度测试，计算出N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样的纵波信号衰减度平均值，分别记为M1，M2，M3……Mn-1，Mn；A22、根据N2-Nn组各组晶粒度测试样的纵波信号的衰减度平均值(M2，M3……Mn-1，Mn)，与N2-Nn组各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U2，U3……Un-1，Un)，利用最小二乘法建立晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库，U＝f(M)；将N1组所有晶粒度测试样的纵波信号衰减度平均值M1带入U＝f(M)，算出N1组晶粒度测试样的晶粒度计算值U1’；将N1组晶粒度测试样的晶粒度计算值U1’与A13得到的N1组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值U1进行对比，如果误差在δ1％以内，符合要求，所建立的晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U＝f(M)有效；如果误差大于δ1％，重新按照A11-A13准备晶粒度测试样品，并按照A21-A22建立晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库，直到满足误差要求；所述本步骤中验证晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U＝f(M)是否有效设置的误差值δ1％为5-10％；A3、建立晶粒度与临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库A31、分别对N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样进行临界折射纵波速度采集，得到临界折射纵波在N1-Nn组各组晶粒度测试样的平均传播速度，记为V10，V20，V30……V(n-1)0，Vn0，并根据超声波收发换能器间的距离L，计算出临界折射纵波在N1-Nn组各组晶粒度测试样的平均传播时间，即为临界折射纵波在不同晶粒尺寸的零应力晶粒度测试样中的平均传播时间，记为T10，T20，T30……T(n-1)0，Tn0；A32、根据临界折射纵波在N2-Nn组各组晶粒度测试样的平均传播时间(T20，T30……T(n-1)0，Tn0)，与N2-Nn组各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U2，U3……Un-1，Un)，利用最小二乘法建立晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间t0的关系数据库，将N1组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值U1带入算出临界折射纵波在N1组晶粒度测试样的传播时间计算值T10’；将临界折射纵波在N1组晶粒度测试样的传播时间计算值T10’与临界折射纵波在N1组晶粒度测试样的实际平均传播时间T10进行对比，如果误差在δ2