书 书 书犐犆犛 １９ ． １００ 犑 ０４ /G21 /G22 /G23 /G24 /G25 /G26 /G27 /G27 /G28 /G29 /G2A 犌犅 ／ 犜 ３８９５２ — ２０２０ /G21 /G22 /G23 /G24 　 /G25 /G26 /G27 /G28 /G29 /G2A /G2B /G2C /G23 /G24 /G2D /G2E 犖狅狀犱犲狊狋狉狌犮狋犻狏犲狋犲狊狋犻狀犵 — 犜犲狊狋犻狀犵犿犲狋犺狅犱犳狅狉犿犲犪狊狌狉犻狀犵狉犲狊犻犱狌犪犾狊狋狉犲狊狊狌狊犻狀犵犫狌犾犽狑犪狏犲 ２０２０  ０６  ０２ /G2F /G30 ２０２０  １２  ０１ /G31 /G32 /G27 /G28 /G2B /G2C /G2D /G2E /G2F /G30 /G31 /G32 /G27 /G28 /G29 /G2A /G33 /G2F /G30 /G34 /G35 /G36 /G2F /G30书 书 书目 　　 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… １ 　 范围 １ ……………………………………………………………………………………………………… ２ 　 规范性引用文件 １ ………………………………………………………………………………………… ３ 　 术语和定义 １ ……………………………………………………………………………………………… ４ 　 人员要求 １ ………………………………………………………………………………………………… ５ 　 检测要点 １ ………………………………………………………………………………………………… ６ 　 检测系统 ３ ………………………………………………………………………………………………… ７ 　 纵波和横波声弹性系数标定 ４ …………………………………………………………………………… ８ 　 检测流程 ５ ………………………………………………………………………………………………… ９ 　 检测仪器校准 ６ …………………………………………………………………………………………… １０ 　 检测报告的编写 ６ ………………………………………………………………………………………… 附录 Ａ （ 规范性附录 ） 　 拉伸试样的制备方法 ７ …………………………………………………………… 附录 Ｂ （ 规范性附录 ） 　 部分常用残余应力消减方法的基本原理 ９ ……………………………………… 附录 Ｃ （ 规范性附录 ） 　 检测仪校准方法 １０ ………………………………………………………………… 参考文献 １２ …………………………………………………………………………………………………… Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ３８９５２ — ２０２０ 前 　　 言 　　 本标准按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２００９ 给出的规则起草 。 本标准由全国无损检测标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ５６ ） 提出并归口 。 本标准起草单位 ： 北京理工大学 、 上海材料研究所 、 中钢集团郑州金属制品研究院有限公司 、 四川航天长征装备制造有限公司 、 内蒙古第一机械集团有限公司 、 西安先进应力检测控制技术有限公司 。 本标准主要起草人 ： 徐春广 、 李志向 、 蒋建生 、 张钫 、 焦京俊 、 李全文 、 潘勤学 、 周世圆 、 丁杰 、 杜劭峰 、 郝娟 、 韩丽娜 、 肖定国 、 郑森木 、 王军强 、 宋剑峰 、 卢钰仁 、 尹鹏 、 栗双怡 、 苗兆伟 。 Ⅲ 犌犅 ／ 犜 ３８９５２ — ２０２０ 无损检测 　 残余应力超声体波检测方法 １ 　 范围 本标准规定了残余应力超声体波检测的术语和定义 、 人员要求 、 检测要点 、 检测系统 、 纵波和横波声弹性系数标定 、 检测流程 、 检测仪器校准和检测报告的编写要求 。 本标准适用于采用超声体波进行材料残余应力的检测 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。 凡是注日期的引用文件 ， 仅注日期的版本适用于本文件 。 凡是不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的修改单 ） 适用于本文件 。 ＧＢ ／ Ｔ２２８．１ 　 金属材料 　 拉伸试验 　 第 １ 部分 ： 室温试验方法 ＧＢ ／ Ｔ７２３２ 　 金属热处理工艺 　 术语 ＧＢ ／ Ｔ７７０４ 　 无损检测 　 Ｘ 射线应力测定方法 ＧＢ ／ Ｔ９４４５ 　 无损检测 　 人员资格鉴定与认证 ＧＢ ／ Ｔ１２６０４．１ 　 无损检测 　 术语 　 超声检测 ＧＢ ／ Ｔ１６９２３ 　 钢件的正火与退火 ＧＢ ／ Ｔ１８８５２ 　 无损检测 　 超声检验 　 测量接触探头声束特性的参考试块和方法 ＧＢ ／ Ｔ２５７１２ 　 振动时效工艺参数选择及效果评定方法 ＧＢ ／ Ｔ３２０７３ 　 无损检测 　 残余应力超声临界折射纵波检测方法 ３ 　 术语和定义 ＧＢ ／ Ｔ７２３２ 、 ＧＢ ／ Ｔ１２６０４．１ 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。 ３ ． １ 超声体波 　 犫狌犾犽狑犪狏犲 纵波的偏振方向与传播方向平行的纵波和偏振方向与传播方向垂直的横波 。 ３ ． ２ 体波探头 　 犫狌犾犽狑犪狏犲狆狉狅犫犲 能够产生纵波和横波的探头 。 ４ 　 人员要求 采用本标准进行检测的人员 ， 应按照 ＧＢ ／ Ｔ９４４５ 或合同各方同意的体系进行资格鉴定与认证 ， 并由雇主或代理对其进行岗位培训和操作授权 。 ５ 　 检测要点 ５ ． １ 　 检测原理 依据声弹性在材料中与超声波传播方向一致的应力影响其传播速度 ， 压缩应力加快超声波传播速 １ 犌犅 ／ 犜 ３８９５２ — ２０２０ 度 、 拉伸应力减慢超声波传播速度 ， 用一个已知应力 、 且与被测构件材质与形状相同的构件为应力基准 ， 通过检测构件材料内部超声波传播速度的变化可以得知构件内部应力的拉压状态和具体数值 ， 应力拉压状态通常用 “ ＋ ” 表示拉伸应力 、“ － ” 表示压缩应力 。 由于许多现场工况中的板厚度尺寸和杆棒轴类构件的轴向尺寸 、 以及超声纵波或横波传播速度变化难以准确获得 。 因此 ， 将残余应力纵波和横波检测方法结合起来 ， 可以在未获知构件板厚或轴向尺寸的前提下 ， 就可以获得超声纵波和横波传播方向上的应力状态和数值 。 已知构件材料的零应力状态 ， 则由声弹性原理可知 ， 被检测材料中纵波和横波传播方向上的应力 σ 如式 （ １ ） ［ １ ］ 所示 ： σ ＝ 犜 ２Ｌ 犜 ２Ｓ０ － 犜 ２Ｓ 犜 ２Ｌ０ ε Ｓ 犜 ２Ｓ 犜 ２Ｌ０ － ε Ｌ 犜 ２Ｌ 犜 ２Ｓ０ …………………………（ １ ） 　　 式中 ： σ ——— 纵波和横波传播方向上的应力 ， 单位为兆帕 （ ＭＰａ ）； 犜 Ｌ０ ——— 零应力纵波的声时 ， 单位为纳秒 （ ｎｓ ）； 犜 Ｓ０ ——— 零应力横波的声时 ， 单位为纳秒 （ ｎｓ ）； 犜 Ｌ ——— 有应力纵波的声时 ， 单位为纳秒 （ ｎｓ ）； 犜 Ｓ ——— 有应力横波的声时 ， 单位为纳秒 （ ｎｓ ）； ε Ｌ ——— 纵波声弹性系数 ， 单位为每兆帕 （ ＭＰａ －１ ）； ε Ｓ ——— 横波声弹性系数 ， 单位为每兆帕 （ ＭＰａ －１ ）。 ５ ． ２ 　 检测区域 本标准规定的方法所测到的应力是体波探头下面材料内部沿声波传播方向上应力的平均值 ， 检测区域横向范围的大小取决于检测探头声激励和接收元件的横向截面尺寸 ， 体波探头置于检测表面时 ， 要求与被检测构件表面有效耦合 ， 确保能独立地激发和接收超声纵波和超声横波 ， 如图 １ 所示 。 　　 说明 ： 犔 ——— 检测区域的纵向范围 。 图 １ 　 残余应力超声体波 （ 纵波和横波 ） 检测原理示意图 检测区域纵向范围的大小 （ 犔 ）， 对于杆棒轴类构件对应其长度 ， 对于板类构件对应其厚度 （ 曲面构件对应其法向厚度 ）。 检测区域纵向范围 （ 犔 ） 的最大值取决于声衰减情况 ， 即体波探头可以有效地接收到底面反射纵波和横波 。 ２ 犌犅 ／ 犜 ３８９５２ — ２０２０ ５ ． ３ 　 被检测构件 被检测构件材料应是透声良好的金属或非金属材料 ， 构件表面粗糙度和形廓应不影响超声纵波和 横波的有效耦合 。 ６ 　 检测系统 ６ ． １ 　 基本要求 用于本标准规定的残余应力无损检测系统 ， 至少应包括有超声体波探头或超声纵波和 ／ 或横波探 头 、 残余应力超声体波检测仪 、 温度传感器 、 耦合剂与固定辅助工装 。 ６ ． ２ 　 超声体波探头 ６ ． ２ ． １ 　 超声体波探头 （ 或超声纵波和 ／ 或横波探头 ） 应同时发射和接收超声纵波和横波 ； 根据被检测构 件材料声学特性 、 尺寸与形廓 、 检测区域及长度 （ 犔 ） 等需求 ， 选定超声体波探头的中心频率 、 发射面面积等参数 ， 以确保在声波方向上获得超声纵波和横波 。 探头的声束特性按照 ＧＢ ／ Ｔ１８８５２ 规定的方法测量 。 ６ ． ２ ． ２ 　 检测构件用和标定用的超声体波探头 （ 或超声纵波和 ／ 或横波探头 ） 应保持一致 ， 主要包括中心频率 、 发射面面积 、 温度特性等参数 。 ６ ． ２ ． ３ 　 超声体波探头 （ 或超声纵波和 ／ 或横波探头 ） 接触面应与被检测构件表面良好贴合 ， 必要时采用曲面楔块和固定辅助工装 ， 探头的发射面面积通常应小于被检测构件截面积 。 ６ ． ２ ． ４ 　 凡是能