T_CWAN 0116-2024 金属材料焊接接头应力X射线测试方法.docx

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1、ICS25.160.01JJCWAT/CWAN01162024金属材料焊接接头应力X射线测试方法X-ray(IifTractiontestingmethodforstressofmetallicmaterialsweldedjoints2024-06T2发布2024-07-01实施中国焊接协会发布目次前111就网I2双他性引用文件I3术语、符号和定义14X射线应力测试原现及方法25测试仪器46测试方案的制定57测试步骤58试验报告8PfJ录A（资料性）9鎏考文献10T/CTAN01162024本文件按照GiVTI.12020（标准化工作导则笫1部分,标准化文件的结构和起草规则的规定起草.本文件

2、的某些内容可能涉及专利.本文件的发布机构不承担识别专利的说任.本文件由11国焊接协会提山井归11.本文件起草单位：河北河钢材料技术研究院有限公司、天津市特种设备监野检验技术研咒院、湖南湖工环保科技开发有限公司、中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司、天洋市思维奇检测技术彳j限公司、天津大学、天津市金桥焊材集团IK份有限公司、上海工程技术大学、北部湾大学、上海极火网络科技有限公司、福建省特种设住检脸研究院。本文件主要起隼人：张彩东、马青军、况顺达、马成、书展、武楣博、党丽华、陈博文、田旭海、邹吉鹏、刘晨曦.肖辉英、张天理、冯志强、梁伟、孙明辉、高利慈、李爱民、吴妍.TCINOlHo24金属材料

3、焊接接头应力X射线测试方法1CT本文件规定了采用X射戌衍射原理测试金园材料焊接接头应力的方法，内容包括术语、符号和定义、X射线应力测试方法及原理、测试仪器、测试方案的制定、冽试步骡及试脸报告要求.本文件适用于金属材料焊接接头的应力测试。2般范性引用文件卜列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件：不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的脩曲单)适用于本文件。GB/T770-1无损检测X射战应力测定方法GB/T39520邦筑残余应力的X射线衍射测试方法JB/T9394无损检测仪器X射线应力测定仪技术条件3柿、以下及GB/

4、T7704界定的术语和定义适用于本文件。11*flW3.1.1Ik4)yc-Sdwrcrring当X射线入射多晶体时.衍射X射线会以入射X射线为轴,形成留心知0不同的多个掰椎.用平面X时级胶片或二维检激器接收这样的圆锥，可以得到入射X射战的位置在中间的同心圆状的衍射线图案，这样的同心明般称为伍拜谢乐环说诧耳环(Dcbycring).3.2符号本文件中的符号和定义见我1.表1符号和定义符号定义0布拉格角.衍射向20的1/2,亦即入射X射线或衍射找1.j衍射品面之间火用Po入射Jii.即入则线与试样农向法我之向夹角X扫描平面相对于试样衣面法线的夹角O在x=0即扫描平面垂代于试FfA面的条件下入射X

5、射我与试杆衣而之何的夹角衍射品而法统在试样平面的投影“优样平面上某指定方向的夹用Cp巾角方向的正应力Oii正应力分jft(i=l,2.3)t。作用而上更M于试样表面方向的切应力分Wtij切应力分量GUj；i-1.2.3：j-1.2.3)Ei-YP和P角定义的方向上的应变枳分点即衍射峰去除。布拉格衍射无关的行底以后枳分面枳与以大强度之比符号定义ZX射战穿透深膜hkUM面的X射姚仰性常Si.S1,S1试样坐标系，St由掾作者定义1.P洛伦兹偏振因子实验室坐标系(hkll后面指数为QikD的品面面do材料无电力状态的晶面网距do中法妓处于和P角定义方向上的晶面间距吸收困了a住开环顶端的TW侧为起以，

6、1时针方向的咬收用7y=(180-20)4XIm威力WfiUKaA方法41X射线应力测试是以晶体材料晶面间距为标准距离，使用X射线衍射测试由于应力导致的晶面间距变化,然后计算应力.41.1Creia法Cosa法是使用单斜入射的X射线，利用：处检测器获得伤拜环的全周品格应变信息来测破试样表面残余应力和载荷应力的方法，X射战入射多晶体时，衍射X射战以入射X射战为轴，与反射X射线共同构成Ia锥状。图1是德拜-谢乐环形成的原理图.根据COSa法进行应力冽定，以试样衣面的。点为测定位置,如图I所示，以所测应力方向为X轴，其承口方向为y轴，试样面法我方向为Z轴，现在xz面内与Z轴所成角的方向入射X射践，在

7、垂直入射X射战方向上设置二维检测器，检刈器测得的照时区域内存在的晶体群的衍射X射线呈圆环状，如图2所示,该回环称为S拜谢乐环或德拜环.德拜环的顶端距离试样法线近的一侧为n侧.底端为n(.T/CWAN0116-2024为纵轴作图.CoSa和eal的关系呈图3中的直线关系.然后用她小二乘法决定近似直线的斜率M,应力由下式求出：Gx=K1-M1Mpa67）其中，K1为应力常数,M1为CUfa图的斜率.为=-3二-IMPal位8）M1.给M而且，式（5.6）中，由于21随2的变化很小，用无应变时的2mo替换之，进一步，根据2n。为无应变时的衍射角200的补角可以推出式10）:2no=!80-200（d

8、cg（5.10）将式（5.5）中的=x2（cos=0）代入,应变参数Cai得零。图3的CaI-COSa图是通过原点的直线，根据最小二乘法可以确定直线的斜率M1.41.2同倾法侧怀法和摆动法同帧固定%法、同慎固定丫法、WE倾法（X法）、侧帧固定丫法及双战阵探测器循陋法（脩IEX法）、摆动法的测试基本像理参见GB,T7704.4.2X射线应力测试方法基于现有不同种类衍射装置的几何布冏，应力测试方法分为：a）cosa法：将X射线斜向入射,利用二维检刈器所测得的衍射坏（德拜坏）的变化来测试不同方位的品格应变，从而求得试样表面层应力的方法。b）和倾i固定法（o法）：应力方向平面（W平面）与扫描平面（20

9、平面）相题合，探测器工作入射向PtI保持不变的应力测试方法.c）【可恢固定T法（0-20扫描法:应力方向平面（P平面）与扫描平面（20平面）相虫合，探测器和X射税管作同步等收相向左0-0扫描，或作0-20扫描，使寿在麦褥条衍射曲线数据的过程中P角保持不变，亦即参与衍射的晶粒群固定不变的应力测试方法.d）例倾法（X法:是应力方向平面（T平面）与扫描平面（20平面）相互垂直的应力测试方法.e）侧帧固定T法（即。-Q扫描T法）：应力方向平面（P平面）与扫描平面（20平面）相互乖宜，探测器和X射线管作同步等后指向左0-0扫描.或作0-20日描，使褥在获得一条衍射曲战数据的过程中P角保持不变,亦即参与衍

10、射的晶粒群固定不变的应力刈试方法.f）双线阵探测器例倾法（楼正X法:两个浅阵探测器对称地分布于入射跳两例.取两个探测器测汨的应变的平均假，用该平均值计算应力值，g）搜动法：在探溯器接收衍射线的过程中，以每一个设定的P向（或角）为中心,使X射线管和探测潺在平面内左右回接一定的角度的应力测试方法.该方法客观上增加J被刈样品中参加衍射的晶粒数目，是解决粗晶材料应力测试问区的近似处理方法，把动角度一般不超过6.5测试仪器5.1基本要求CoSIi法一般使用便携式X射线衍射应力测定仪,该仪涔管电压不宣低于30KV.准宜器照射面宜为直径不超过3mm的10形,同时需具翁样品定位辅助装置，一般不需配符测角仪。同

11、忸法和偏颇法使用的X射线衍射应力测定仪应符合GB,T7704和JBrr9394的主要技术要求.X射战管应根据被测材料类型选界Cr、Cu,Mn,Co等靶材，S3三M常用探测器类型有以下三种：单点接收的探测器（通过机械扫描获斛衍射强度沿反射角的分布曲线）：一一跷阵探测器（可一次性获得整条衍射曲线）；面探测器（可一次获得整个或部分修拜环）。&4测角仪应包括X射线管和探测器，应具需研定由角、改变P角和在-定的20范国自动获得衍射曲线的功能.除COSa法外.其余方法使用的测角仪的基本要求如下： 20回转中心、T回转中心、X射线光斑中心、仪器指示的测试点中心四者应正合；接收反射线的总范围，一般高角不小于1

12、67。，低角不宜大于143（某些专用测试装置不受此角度范围的限制）：20最小分辨率不宜人干005;P0角或P用的范围一般宜设为045。，辐要时可增大范粗，可增i殳负角（针对特定条件的专用测试装置不受此角度范困的限制）： P0角或平角的设置精度应在0.5。范的之内： 应配得K幽射港波片.6海试方案的定测试前，测试机构应当与测试委托单位共同制定测试方案,该测试方案应经过双方签字确认.，刈试人员应严格按照该测试方案进行测试工作，测试方案应包含以下内容： 焊接接头的材料、厚度、烟材等：一一焊接接头所属设备的运行状态（停止运行或未停止运行）： 焊接日期： 焊接参数：试验方法及卷数 测试点位置；前处理方法

13、：一测试现场及工作安全要求，该要求不能低于相关法律法规中相关要求，77.1 WX射缓衍射应力涎定仪测试0应力快粉仪器连续刈试不少于5次,总次测褥应力值应在14MPa之内,5次应力值的标准差不宜大于7MPa.如果应力值超过MMPa.应重新冏整设的或测出参数.选用其他标准试样块进行校准可参考GB/T77047.1.2试M普T/CfAN0116-2024当测试点位置位于隔热层、防腐层、衬里层之下时，应按要求部分或全部拆除隔热层、胡腐层、村里层，嵬出测试点.测试点一般应满足以下要求：表面应无敏化层、无油污、无涂层、无污垢，Il应避开裂蚊、粕蚀坑、磕碰划伤等玦陷；一测试点粗糙度R不宜大于IoUm.当测试

14、衣面无法达到上述要求时，经委托单位同意，可枭用电解枪光的方法或化学试剂清除乳化层、涂层、污垢、油污等物质.如使用砂轮或砂布打磨测试点表面以去除损伤及异物,则应在打磨之后来用电解或化学拗光的手段去除打磨影响层.注：经砂轮或砂布打磨后，测试点应力可能与原始表面有所不现7.27.21 总WCoSa法测试参数及条件设置应符合7.2.2-7.2.3要求，同做法和偏帧法的测试参数及条件设置应符合7.23至7.2.9要求.7.2.2a)入射准直仪：X射线的入射例设置针孔准总仪，来限制X时城的照射区域，b)X射线入射角的可动范眼：与试样面法燃所成的X射战入射角在:维抗测涔和试样面不干涉的前提下可以在尽可能大的范南内调整最好同定在任意的角度.OX射入射角的设定精度：X射战入射角与试样面法战夹角宜设附在04以下.7.23硼、折射和应加爆的透撵依据布拉格定律,针对现有试样材料的晶体结构合理确定揖射和衍射晶面。表2给出了常用金W材料的晶体结构、推荐使用的辐射和衍射品面，并给出相应的衍射角20、X射战和5,”及应力常数K.供多考。表2金属材料晶体结构、箱射、/波片、IK面、折射角与应力常数表材科能体结构M射浅液片衍射必面堀乂因子20/0河fIOnn7N-IS尸”IO-WN-IWlrX-Zo/S帙索体纲珠光体钢贝氏体纲马氏体蝌体心立方CrKV1211241565.81-1.27-31