CN104296901A - 焊接残余应力小孔测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接残余应力小孔测量方法，由于焊件内部存在残余应力场，在应力场内任意处钻一个一定直径和深度的盲孔后，该处金属连同其中的残余应力即被释放，使原有残余应力场失去平衡。这时盲孔周围将产生一定量的释放应变，其大小与被释放的应力是相当的。测出这种释放应变值，即可利用相应的计算公式，确定测点处的原始残余应力大小，本发明的测试方法能够比较准确地得到焊接应力并使其能够分布根据工程实际需要期望。

Description

焊接残余应力小孔测量方法

 

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种焊接残余应力小孔测量方法。

背景技术

焊接残余应力和变形的存在是影响结构或构件脆性断裂强度、疲劳强度、结构稳定性等的重要因素。对于管道结构而言，在内表面存在的拉伸残余应力是导致管道发生应力腐蚀开裂的主要原因之一。

实际测量残余应力的方法有很多种，概括起来为两类，即具有一定损伤性的机械释放测量方法和无损伤性的测量方法。由于焊件内部存在残余应力场，在应力场内任意处钻一个一定直径和深度的盲孔后，该处金属连同其中的残余应力即被释放，使原有残余应力场失去平衡。因此小孔测量法能够测量高频焊管道焊接接头纵焊缝的残余应力。

 

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种焊接残余应力小孔测量方法。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种焊接残余应力小孔测量方法，包括以下步骤：

首先准备好以下设备：YJ-5型静态电阻应变仪，钻孔仪、三轴电阻应变花，其应变花电阻值为120.1±0.25%，灵敏系数为2.20±1%，直径为1.5mm的钻头，测量过程如下：

第一步，将待测部位用砂布由粗到细打磨光滑露出金属光泽，再用金相砂纸细磨至表面光亮；用脱脂棉球分别沾以丙酮和酒精清洗，清除焊管表面的杂质和氧化物，直到准备粘贴应变片的部位干净为止；

第二步，将502速干胶均匀涂于贴片位置和片基背面，迅速把应变片粘在所需位置，轻压使其与工件表面紧密结合，经过一段时间使其阴干；

第三步，将应变片末端引线与应变测量仪连接的导线焊接。注意应使所有应变片的导线长度保持一致，以免由于产生电阻值的差异。将应变仪调零，用万用表检查应变片与工件绝缘程度和阻值变化情况；

第四步，用直径为1.5mm的钻头在应变片中心处打出1.5mm的盲孔。打孔时应尽量对准应变片中心；

第五步，将测得的对应孔区释放的应变值数据代入以下公式(1)和(2)，计算主应力的大小和方向，

公式(1)：

公式(2)：

式中，是与孔径有关的经验表达式，

ε₁，ε₂，ε₃为三个应变片所记录的释放应变。

本发明的有益效果是：由于焊件内部存在残余应力场，在应力场内任意处钻一个一定直径和深度的盲孔后，该处金属连同其中的残余应力即被释放，使原有残余应力场失去平衡。这时盲孔周围将产生一定量的释放应变，其大小与被释放的应力是相当的。测出这种释放应变值，即可利用相应的计算公式，确定测点处的原始残余应力大小，本发明的测试方法能够比较准确地得到焊接应力并使其能够分布根据工程实际需要期望。

 

附图说明

图1为本发明应力测点布置图。

 

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

图1示出了本发明一种焊接残余应力小孔测量方法的一种实施方式，首先准备好以下设备：YJ-5型静态电阻应变仪，钻孔仪、三轴电阻应变花，其应变花电阻值为120.1±0.25%，灵敏系数为2.20±1%，直径为1.5mm的钻头，测量过程如下：

第一步，将待测部位用砂布由粗到细打磨光滑露出金属光泽，再用金相砂纸细磨至表面光亮；用脱脂棉球分别沾以丙酮和酒精清洗，清除焊管表面的杂质和氧化物，直到准备粘贴应变片的部位干净为止；

第二步，将502速干胶均匀涂于贴片位置和片基背面，迅速把应变片粘在所需位置，轻压使其与工件表面紧密结合，经过一段时间使其阴干；

第三步，将应变片末端引线与应变测量仪连接的导线焊接。注意应使所有应变片的导线长度保持一致，以免由于产生电阻值的差异。将应变仪调零，用万用表检查应变片与工件绝缘程度和阻值变化情况；

第四步，用直径为1.5mm的钻头在应变片中心处打出1.5mm的盲孔。打孔时应尽量对中应变片中心；

第五步，将测得的对应孔区释放的应变值数据代入以下公式(1)和(2)，计算主应力的大小和方向，

公式(1)：

公式(2)：

式中，是与孔径有关的经验表达式，

 [0016] ε₁，ε₂，ε₃为三个应变片所记录的释放应变。

各应力测定点位置如图1所示。

平行于焊缝的方向为轴向，垂直于焊缝的方向为环向。为了获得较为精确的测量结果，应对孔边塑性变形进行了修正。修正办法：在管道的无残余应力部位采用完全相同的测量工具和过程，获得相应孔边塑性变形造成的应变量，把测量的应变数据都减去相同的修正值，得到最终的修正后的应变量。

Claims (1)

1.一种焊接残余应力小孔测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先准备好以下设备：YJ-5型静态电阻应变仪，钻孔仪、三轴电阻应变花，其应变花电阻值为120.1±0.25%，灵敏系数为2.20±1%，直径为1.5mm的钻头，测量过程如下：

第一步，将待测部位用砂布由粗到细打磨光滑露出金属光泽，再用金相砂纸细磨至表面光亮；用脱脂棉球分别沾以丙酮和酒精清洗，清除焊管表面的杂质和氧化物，直到准备粘贴应变片的部位干净为止；

第二步，将502速干胶均匀涂于贴片位置和片基背面，迅速把应变片粘在所需位置，轻压使其与工件表面紧密结合，经过一段时间使其阴干；

第三步，将应变片末端引线与应变测量仪连接的导线焊接;

注意应使所有应变片的导线长度保持一致，以免由于产生电阻值的差异;

将应变仪调零，用万用表检查应变片与工件绝缘程度和阻值变化情况；

第四步，用直径为1.5mm的钻头在应变片中心处打出1.5mm的盲孔;

打孔时应尽量对中应变片中心；

第五步，将测得的对应孔区释放的应变值数据代入以下公式(1)和(2)，计算主应力的大小和方向，

公式(1)：

公式(2)：

式中，，是与孔径有关的经验表达式，

ε₁，ε₂，ε₃为三个应变片所记录的释放应变。