残余应力的无损检测方法(1)-射线衍射法

热度 4已有 1768 次阅读2011-9-18 20:41 | 无损检测, 应力

0. 残余应力测试方法
    目前传统目前传统残余应力的测量方法主要分为两大类。(1) 机械法。有取条法、切槽法、剥层法、钻孔法等。机械法测量残余应力需释放应力, 这就需要对工件局部分离或者分割, 从而会对工件造成一定的损伤或者破坏, 但机械法理论完善, 技术成熟, 目前在现场测试中广泛应用, 其中尤以浅盲孔法的破坏性最小。 (2) 物理检测法。主要有 X射线法、超声法和磁性法。这些方法均属无损检测法, 对工件不会造成破坏。
1. 射线衍射法
    1.1 X射线衍射法
    该方法研究机构应用较多,国外已有相应的检测标准(如DIN EN 15305-2009), 国内的标准也在征求意见中。以下仅是了解性介绍, 若有问题可与我联系共同探讨(上学时用过, 想必还要查阅一番资料)。
    X射线衍射法检测残余应力的依据是根据弹性力学及 X射线晶体学理论。对于理想的多晶体, 在无应力的状态下, 不同方位的同族晶面间距是相等的, 而当受到一定的表面残余应力σ时, 不同晶粒的同族晶面间距随晶面方位及应力的大小发生有规律的变化, 从而使 X射线衍射谱线发生位偏移, 根据位偏移的大小可以计算出残余应力。
    采用 X射线衍射法测量残余应力准确、可靠,特别当应力在小范围内急剧变化时最有效。此方法可测量出绝对残余应力, 还分别测算出轴向、切向和径向上的残余应力, 是确定陶瓷残余应力及弯曲面和球面最常用的方法。
    该方法一般采用X射线衍射仪(XRD),结合寻峰软件(如JADE)对晶体的衍射峰进行标定,可自动对材料应力进行计算。X射线法只能用来测晶体材料,当用来检测晶粒尺寸大于35µm以上的粗晶材料时需加摆动。其特点是检测精度高,但对试件表面要求高,且设备昂贵,操作复杂,难于现场应用。目前,X射线法主要用来检测热处理、焊接、表面强化后的表层应力。
    1.2 中子射线衍射法
    中子射线衍射法以中子流为入射束, 照射试样,当晶面符合布拉格条件时, 产生衍射, 得到衍射峰并通过研究衍射束的峰值位置和强度, 可获得应力或应变及结构的数据。该方法的原理与普通 X射线衍射方法类似。主要差别在于 X射线是由电子壳层散射的, 而中子射线是由原子核散射的, 中子的穿透深度比 X射线大得多, 对于钢可达 50mm, 可以用来测量钢的焊接结构沿层深的残余应力。为了获取高分辨率, 需要高强度中子束, 因此, 只有反应堆或中子加速度器才能满足要求。

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