無損檢測 焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法 編制說明

1、無損檢測 焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法團體標準編制說明一、工作簡況1.任務(wù)來源本標準經(jīng)中國材料與試驗團體標準委員會（以下簡稱：CSTM標準委員會）無損檢測技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域委員會審查，CSTM標準委員會批準無損檢測 焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法立項，標準項目歸口管理委員會為CSTM/FC94無損檢測技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域委員會，標準計劃編號為CSTM LX 9400 00680-2021，由中國特種設(shè)備檢測研究院牽頭承擔(dān)無損檢測 焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法團體標準的制定工作。2.標準制定的背景和目的針對目前國家重大建設(shè)與制造項目焊接殘余應(yīng)力導(dǎo)致焊接構(gòu)件變形、開裂的問題，例如大尺度風(fēng)洞焊接建造過程中駐室等

2、重要結(jié)構(gòu)焊縫變形、鋼構(gòu)大橋連接焊縫應(yīng)力集中、大型火箭殼體焊接完成后變形超差等現(xiàn)象，急需對構(gòu)件在焊接時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力進行調(diào)控消減，利用高能超聲波通過接觸方式進入焊接材料內(nèi)部，可以實現(xiàn)無損地消減和均化焊接構(gòu)件表面及內(nèi)部的殘余應(yīng)力。隨著工業(yè)與基建的發(fā)展，對于焊接構(gòu)件開裂與變形控制需求越加迫切，非常有必要制定該標準規(guī)范焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法。該方法屬于創(chuàng)新研究和技術(shù)，目前還沒有相關(guān)的國內(nèi)外標準規(guī)范高能聲束調(diào)控焊接殘余應(yīng)力方法的使用過程。該標準將用于所有領(lǐng)域的焊接殘余應(yīng)力調(diào)控與均化，社會意義重大，應(yīng)用前景及其廣泛，特別建議制定此項國家標準。3.工作主要過程按照中國材料與試驗團體標準委員會標準制修訂

3、程序的要求，無損檢測 焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法團體標準的編制完成了以下工作：（1）起草階段：CSTM/FC94無損檢測技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域委員會成立之后，積極開展各項標準制定工作，為保證后續(xù)標準的規(guī)范性，針對無損檢測 焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法組建成立了標準起草工作組，確定了標準編寫原則和分工，提出標準編制進度安排。4.主要參加單位及工作組成員主要參加單位包括：北京理工大學(xué)、中國兵器科學(xué)研究院寧波分院、內(nèi)蒙古第一機械集團股份有限公司、上汽大眾汽車有限公司。工作組成員包括：徐春廣、尹鵬、張文君、李文凱、盧鈺仁、李培祿、栗雙怡、宋文淵、潘勤學(xué)、肖定國、馬永江、趙文政、靳聰、楊光璨、陳常宏、李涔誠、

4、李德志。二、標準化對象簡要情況及制修訂標準的原則1. 標準化對象簡要情況本標準為旨在規(guī)范本領(lǐng)域內(nèi)各標準的制修訂和發(fā)布。2.制修訂標準的原則（1）制修訂標準的依據(jù)或理由依據(jù)中國材料與試驗團體標準制修訂管理細則、中關(guān)村材料試驗聯(lián)盟團體標準管理辦法（試行）制定本標準，規(guī)范本領(lǐng)域內(nèi)各標準的制修訂和發(fā)布。（2）制修訂標準的原則本標準編制遵循經(jīng)濟社會發(fā)展需求原則、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理原則、適應(yīng)貿(mào)易全球化需求原則、維護公眾利益原則、協(xié)商一致原則、廣泛參與和公開透明原則。本標準在結(jié)構(gòu)編寫和內(nèi)容編排等方面依據(jù)GB/T 1.12009標準化工作導(dǎo)則 第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫進行編寫。三、采用國際標準和國外先進標準

5、的情況無。四、標準主要內(nèi)容本標準規(guī)定了通過直接接觸的方式，使用具有一定方向性的高能聲束（固體中的彈性波束）對焊接材料表面和內(nèi)部的殘余應(yīng)力進行控制的原理、系統(tǒng)要求、試驗裝置、試驗程序、結(jié)果評定和試驗報告。本標準的主要內(nèi)容及相關(guān)說明如下：范圍本文件規(guī)定了通過高能超聲激勵器與焊接構(gòu)件直接貼合的方式，在焊接過程中或者焊接完成后，使用具有一定能量和方向性的聲束（固體中的彈性波束）對焊接構(gòu)件表面和內(nèi)部的殘余應(yīng)力進行控制的方法。本文件適用于透聲的金屬材料焊接殘余應(yīng)力的消減和均化，以及透聲的金屬材料在焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力的消減和均化。其它透聲材料焊接構(gòu)件表面和內(nèi)部殘余應(yīng)力的控制也可參照采用。規(guī)范性引用文件下列

6、文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。術(shù)語和定義包括、聲束控制、激勵器、激勵器夾持工裝、激勵頭、耦合劑。人員要求殘余應(yīng)力超聲消減的操作及消減效果檢驗人員應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。殘余應(yīng)力超聲消減設(shè)備維護和操作人員應(yīng)經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)，取得操作資格證（上崗證）方可接觸殘余應(yīng)力超聲消減設(shè)備。原理包括：基本原理、調(diào)控方式。儀器和設(shè)備包括：系統(tǒng)構(gòu)成、超聲信號發(fā)生器、功率放大器、超聲激勵器、夾持與固定裝置、激勵器頭的材料和結(jié)構(gòu)、耦合劑。工作流程包括：工作前的準備和應(yīng)力調(diào)控。工作前的

7、準備包括被消減工件的處理，選擇換能器及位置要求，應(yīng)力消減系統(tǒng)的連接要求；應(yīng)力調(diào)控包括高能聲束消減參數(shù)設(shè)定要求，超聲頻率、功率和消減時間設(shè)定要求，工作狀態(tài)調(diào)控要求，調(diào)控結(jié)束要求。高能聲束調(diào)控效果評估包括評價方法及評判標準。調(diào)控報告規(guī)定了對調(diào)控記錄、調(diào)控報告的基本要素的要求。五、主要試驗（或驗證）結(jié)果的分析、綜述報告、技術(shù)經(jīng)濟論證，預(yù)期的經(jīng)濟效果等實驗?zāi)康模篞345R材料焊接殘余應(yīng)力消除驗證實驗方案：焊接完成后，將調(diào)控裝置的工裝與激勵器放置于“T”型焊縫附近表面區(qū)域，對激勵器進行固定約束，然后按照一定的間隔均勻布置高能聲束激勵器，如圖1所示。調(diào)控流程如圖2所示，調(diào)控完成后，利用殘余應(yīng)力超聲檢測儀進

8、行應(yīng)力檢測。圖1 “T”型焊縫殘余應(yīng)力調(diào)控現(xiàn)場圖2 殘余應(yīng)力消減流程框圖實驗結(jié)果：在焊接完成后和高能聲束調(diào)控后，對焊縫上下兩側(cè)區(qū)域的應(yīng)力檢測，應(yīng)力曲線分布圖如下圖3所示，檢測應(yīng)力均為拉應(yīng)力。焊接后，焊縫上下兩側(cè)應(yīng)力值分布在70-110MPa，其中上側(cè)最小應(yīng)力值為72Mpa，下側(cè)最小應(yīng)力值為79MPa。高能聲束調(diào)控后，焊縫上下兩側(cè)應(yīng)力值均分布在60-78MPa，其中上側(cè)最小應(yīng)力值均為63Mpa，下側(cè)最小應(yīng)力值均為61Mpa。應(yīng)力值顯示焊縫上下兩側(cè)均沒有超過0.3S（94.5MPa）的點位。圖3 高能聲束調(diào)控前后應(yīng)力分布對比圖以“T”型焊縫為研究對象，利用高能聲束調(diào)控方法調(diào)控焊縫的焊接應(yīng)力，基于高

9、能聲束調(diào)控方法的“T”型焊縫，其焊接平均應(yīng)力消減率達到28.329%，基于高能聲束調(diào)控方法的“T”型焊縫的平均應(yīng)力均化率分別為39.61%.六、與有關(guān)的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強制性標準的關(guān)系無。七、對征求意見及重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)該標準的編制過程中，無重大分歧意見。八、標準水平建議，預(yù)期的社會經(jīng)濟效果。目前，國內(nèi)外焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法的應(yīng)用正在發(fā)展，但尚無任何標準和規(guī)范，沒有相關(guān)的國內(nèi)外標準可供借鑒，為進一步規(guī)范焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法的廣泛應(yīng)用，提供相關(guān)調(diào)控技術(shù)的指導(dǎo)，特制定本標準。目前北京理工大學(xué)在國際上領(lǐng)先此項技術(shù)研究，自主研發(fā)的焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控系統(tǒng)已經(jīng)逐步在各行業(yè)和領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，隨著焊接工藝與裝備的發(fā)展，焊接殘余應(yīng)力調(diào)控的迫切需求在與日俱增，非常有