無(wú)損檢測(cè) 基于逆磁致伸縮效應(yīng)的殘余應(yīng)力檢測(cè)方法 征求意見(jiàn)稿

1無(wú)損檢測(cè)基于逆磁致伸縮效應(yīng)的殘余應(yīng)力檢測(cè)方法本文件規(guī)定了基于逆磁致伸縮效應(yīng)的鐵磁材料表面殘余應(yīng)力的電磁檢測(cè)技術(shù)和方GB/T20737無(wú)損檢測(cè)通用術(shù)4符號(hào)和縮略語(yǔ)σsσ1σ2－σ2I0I45I90θ度（°）αKiσiΔIi2ΔViσaσcτbτdσxx軸上的分應(yīng)力σyy軸上的分應(yīng)力τxyxy平面上的切向應(yīng)力p最大主應(yīng)力σ1和最小主應(yīng)力σ2之和q最大主應(yīng)力σ1和最小主應(yīng)力σ2之差δfμρ歐姆·米(Ω·m）運(yùn)動(dòng)行為的影響，導(dǎo)致相應(yīng)位置處的磁場(chǎng)?磁化映射關(guān)系存在差異，進(jìn)而引起該位置處磁特性（表現(xiàn)為通過(guò)間接手段轉(zhuǎn)化成可以測(cè)量的電壓或者電流，間接計(jì)算被測(cè)鐵磁材料的殘余應(yīng)力。典型的檢測(cè)方法原理見(jiàn)圖1。給勵(lì)磁線圈加載正弦電壓E，勵(lì)磁電流Ie產(chǎn)生的磁通Φ經(jīng)勵(lì)磁極、勵(lì)磁的角度進(jìn)行測(cè)量，或者采用四極或九極傳感器進(jìn)行測(cè)量，可計(jì)算得到主應(yīng)力差(σ1?σ2）的值和主方向3基于二極傳感器的檢測(cè)設(shè)備對(duì)殘余應(yīng)力的靈敏度系數(shù)應(yīng)大于或等于10μA/M7.2重復(fù)誤差7.3傳感器7,4測(cè)試認(rèn)證靈敏度、誤差、可重復(fù)性、連續(xù)供電時(shí)間和數(shù)7.6其他充電器能正常使用外接電源，且保證充電時(shí)a)檢測(cè)人員的要求；48.2檢測(cè)儀器準(zhǔn)備a)根據(jù)測(cè)量深度選擇勵(lì)磁電流的頻率。測(cè)f——頻率，單位為赫茲（Hzμ——磁導(dǎo)率，單位為亨/米（H/m）；ρ——電阻率，單位為歐姆米(Ω·m）。測(cè)試結(jié)果確定檢測(cè)設(shè)備的靈敏度系數(shù)。具體方法見(jiàn)8.3表面準(zhǔn)備9檢測(cè)c)將傳感器接觸被檢測(cè)結(jié)構(gòu)工件，確保傳感器與檢測(cè)面完全接觸,調(diào)整傳感器測(cè)量方d)把主機(jī)調(diào)整到工作狀態(tài)?，F(xiàn)場(chǎng)使用的儀器設(shè)備，在去現(xiàn)場(chǎng)前應(yīng)徹底檢查；e)保證傳感器與測(cè)試部位接觸是否和標(biāo)定試樣基本一致。如滿足不了要求，可用貼薄膜方法進(jìn)f)檢測(cè)者命名一個(gè)文件，用來(lái)保存待檢測(cè)的數(shù)據(jù)；h)在待檢測(cè)位置處進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)完畢，檢測(cè)設(shè)備會(huì)將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)存入主機(jī)；i)相應(yīng)的進(jìn)行數(shù)值分析與計(jì)算，編號(hào)會(huì)自動(dòng)加1,進(jìn)行下一點(diǎn)的5假設(shè)管道環(huán)形焊縫附近存在殘余應(yīng)力，利用四極或九極傳感器殘余應(yīng)力磁測(cè)設(shè)備對(duì)焊縫附近的殘余應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)，焊縫位置見(jiàn)圖2。具體實(shí)施如下：a)將儀器主機(jī)與傳感器、電腦進(jìn)行連接，打開(kāi)殘余應(yīng)力磁測(cè)儀器，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行功能檢查和參數(shù)調(diào)d)在焊縫中間位置取一個(gè)點(diǎn)（如焊縫表面不平整，可選擇附近較平整位置作為檢測(cè)點(diǎn)），該點(diǎn)所在行記為測(cè)量點(diǎn)的第一行，則該點(diǎn)為（1，3）。再以（1，3）點(diǎn)為中心，向兩側(cè)延伸，得），），一行的所有測(cè)點(diǎn)被確定，且點(diǎn)到點(diǎn)的距離d近似相等，距離d一般小于傳感器直徑的5倍；垂直向下一個(gè)d的距離。距離不變，依次標(biāo)點(diǎn)，得到點(diǎn)（2，2）~（2，5）的位置；f)確定第3行的測(cè)點(diǎn)時(shí)，第3行和第2行之間差一個(gè)d的距離，點(diǎn)（3，h)然后將傳感器接觸被測(cè)管道表面，確保傳感器與檢測(cè)面完全接觸或大部分接觸，將傳感器1腳沿x方向放置，并放置穩(wěn)當(dāng)，開(kāi)始檢測(cè)；極傳感器，每個(gè)點(diǎn)測(cè)量1次。檢測(cè)完畢后，檢測(cè)設(shè)備會(huì)將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)存入k)所有檢測(cè)工作完成后，打開(kāi)文件，能夠直接獲得所有檢測(cè)點(diǎn)的主應(yīng)力差(σ1?σ2）和主應(yīng)力方9.3檢測(cè)結(jié)果處理6利用二極傳感器檢測(cè)設(shè)備測(cè)量殘余應(yīng)力時(shí)，應(yīng)通過(guò)調(diào)整二極傳感器與X軸的角度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)測(cè)量點(diǎn)在0°、45°和90°方向提取電流差信號(hào)。對(duì)四極和九極傳感器，對(duì)每一測(cè)點(diǎn)在0°和45°方向提取差分電壓信號(hào)，再計(jì)算出主應(yīng)力差的大小和主應(yīng)力方向角。具體計(jì)算方法見(jiàn)附方法見(jiàn)圖3，計(jì)算得到了主應(yīng)力和分應(yīng)力的大小，具體計(jì)）；）；）；）； 根據(jù)彈性解析理論，作用于b面的切向應(yīng)力τb即為該點(diǎn)的τxy，它與主應(yīng)力差的關(guān)系，見(jiàn)公式（3τxy=?sin2θ··················θ——主應(yīng)力方向角，主應(yīng)力σ1與x軸之間的夾角，即從主應(yīng)力σ1的方向開(kāi)始，沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到x軸利用公式（3）求出τb和τd，然后由公式（2）求出作用于C面的垂直應(yīng)力σc（此時(shí)令σa=0，因a點(diǎn)處在端面），σc即為c點(diǎn)的應(yīng)力，也是c點(diǎn)的σx。同理，可依次求出e點(diǎn)和f點(diǎn)的主應(yīng)力7 p——最大主應(yīng)力σ1和最小主應(yīng)力σ2之和，單位為兆帕（MPa由公式（5）和公式（6）可推導(dǎo)出公式（7）和公··························································································9.4檢測(cè)要求a)對(duì)被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行多次（不少于5次）重復(fù)測(cè)量，得到的殘余應(yīng)力主應(yīng)力差的平均波動(dòng)不應(yīng)b)檢測(cè)傳感器應(yīng)與檢測(cè)部位完全接觸或大部分接觸，減少對(duì)c)檢測(cè)前對(duì)檢測(cè)部位材料進(jìn)行分析。采用與被檢測(cè)材料的種類、熱處理工藝等一致的材料制作標(biāo)定試樣，確保采用的標(biāo)定曲線和靈敏度系數(shù)對(duì)被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行殘余應(yīng)力檢測(cè)的準(zhǔn)確d)檢測(cè)前應(yīng)確定X方向，傳感器1腳方向要與X方向一致。利用儀器主機(jī)可回放檢測(cè)結(jié)果，也可應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分a)檢測(cè)單位的名稱（如適用）；8k)檢測(cè)結(jié)果的可能影響因素；m)用戶簽名和有關(guān)資質(zhì)授權(quán)簽字（如適用）。9A.1主應(yīng)力差與電流差之間的關(guān)系利用二極傳感器測(cè)量殘余應(yīng)力時(shí)，通過(guò)調(diào)整二極傳感器與X軸的角度進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量傳感器與X·········································tan?1···························σ1——最大主應(yīng)力；σ2——最小主應(yīng)力；σ1-σ2——主應(yīng)力差；I0、I90——傳感器在0o、45o、90o方向電流輸出值，單位為微安(μAα(m)——電流靈敏度系數(shù)，單位為微安每兆帕(μA/MPa），m=1，2，3，表示采用三折線段描述A.2主應(yīng)力差與差分電壓之間的關(guān)系腳和2個(gè)輸出腳，分別纏繞磁化用線圈和輸出用線圈。磁化線圈通交流電流。將傳感器放在被測(cè)鐵磁材輸出腳的輸出電壓不為零。當(dāng)磁化信號(hào)呈周期性變實(shí)際測(cè)量時(shí)，測(cè)量傳感器與X軸成0°的差分電壓信號(hào)與主應(yīng)力測(cè)量傳感器與X軸成45°方向的差分電壓信號(hào)與主應(yīng)力差的V45=K(m)(σ1?σ2)cos[2(θ+45)]tan?1·········································V0——測(cè)量傳感器與X軸成0°時(shí)的差分輸出電壓，單位為微伏(μVV45——測(cè)量傳感器與X軸成45°時(shí)的差分輸出電壓，單位為微伏(μVK(m)——電壓靈敏度系數(shù)，單位為微伏每兆帕(μV/MPam=1，2，3，表示采用三折線段描述利用九極傳感器測(cè)量殘余應(yīng)力時(shí)，九極傳感器的磁極分布如圖A.2所示。九極傳感器的應(yīng)力測(cè)試方行測(cè)量。其中，在九極傳感器中，中間1個(gè)極為磁化極，圓周8個(gè)實(shí)際測(cè)量時(shí)，圖A.2所示的九極傳感器相當(dāng)于①③⑤⑦極構(gòu)成一個(gè)差分傳感器，測(cè)量傳感器與X軸成0°,差分電壓信號(hào)與主應(yīng)力差的關(guān)系同公式（A.3）；②④⑥⑧極構(gòu)成器與X軸成45°,差分電壓信號(hào)與主應(yīng)力差的關(guān)系同公式（A.4得到的主應(yīng)力差(σ1-σ2)及主應(yīng)力方向在標(biāo)定時(shí)把傳感器固定在標(biāo)定位置。與測(cè)試儀器聯(lián)機(jī)，靈敏度系數(shù)一般由單向拉壓或四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)進(jìn)行確定。單向加載條件下，加載應(yīng)力σ與電流差ΔI、電壓ΔV近似呈線性關(guān)系，為通過(guò)原點(diǎn)的一條近似直線，一般采用三折線進(jìn)行描述。三折線的斜率即為靈敏度系數(shù)。加載不同的應(yīng)力值，得到加載應(yīng)力σ與電流差ΔI和電壓差ΔV的關(guān)系，見(jiàn)公式（B.1）和公）：···································