本发明涉及检测应力的方法，具体涉及一种Q245R材料无损检测应力的方法。
背景技术：
Q245R作为优质碳素结构钢，由于具有制造工艺简单、价格低廉、力学性能良好等特点而被广泛使用。钢材在制造过程中，经过不同的热处理，其内部组织结构会发生改变，改变的同时还会伴随着物理性能和力学性能变化。使用过程中，由于受到多种不同载荷作用，材料内局部应力可能高达名义应力的数倍甚至数十倍，极易产生位错及滑移变形，诱发裂纹，导致蠕变、疲劳及腐蚀速度的加快，从而提高材料失效的可能性。
大量的破坏性事故是由应力的协同作用引起的。据统计，截止到2014年底，我国特种设备的总量高达1036.46万台，与2013年相比较上升10.63％。2014年，国内发生的特种设备事故统计共283起，受伤人数共计增加56位，比例上升20.44％。因此，对承压设备及管道实施应力监测至关重要。
钢铁材料常规的应力检测方法一般有三种:有损应力检测，常规无损应力检测以及磁-力耦合应力检测。
有损应力检测法中，削磨面积法的检测精度高，但是其操作相对复杂；小孔法的精度也相对较高，但作为破坏性检测方法，不宜用于在线监测。
常规的无损应力检测法有X射线衍射法、电阻应变计法、光弹性法、光纤光栅法和超声波法。X射线衍射法适用于测量较薄构件及裂纹尖端处的应力分布情况，可以测量出构件中的应力和残余应力，但是影响其检测精度的因素有很多，例如材料的晶粒度、射线波长、测量方式、试件表面处理情况等，仅可测量至几十微米的深度，对检测环境要求相对较高。电阻应变计的测试精度高且反应灵敏，容易实现数字及自动化测量，便于进行无线监测；但是每个应变片只可以测量材料表面某一个点在单个或多个方向上的应变量，无法实现自由移动，且测量时必须将构件打磨出金属光泽使其与应变片相接触，动态在线检测相对困难。光弹性法仅适用于光弹性质的材料试验。光纤光栅法则是应用光纤光栅传感器进行检测传输，优点是灵敏度高、结构小巧、不受电磁干扰、易构成光纤传感网络等，在石油电力等行业中应用较为广泛，但在实际应用中，基于波长的解调方式很难将温度检测和应变区分，温度与应变之间会产生交叉敏感问题，安装时因纤芯太细易断，同时还要解决动态与静态结合的检测问题。超声波法检测材料中超声波传播的速度从而间接得到其表面应力及内应力，且仪器轻便，测量时间较短，但是对二维应力的检测尚缺乏经验。
磁力耦合法利用材料磁性特征同应力的对应关系来计算材料内部的应力大小及方向。磁声发射(MAE)技术和Barkhausen效应噪音(BN)技术目前均已应用于热处理后应力分布或爆炸瞬间产生的应力、构件在服役时的应力改变的检测等，从而预测构件的安全寿命。但MAE技术和BN技术只分析了铁磁材料磁畴体积受应力的影响，对于位错对磁畴壁运动造成的影响未进行技术分析。而且随着应力的改变磁特性信号的变化规律相对复杂。检测时需要耦合剂，对非接触的在线检测而言较难以实现。文西芹等对基于逆磁致伸缩效应的传感器进行了分析，通过对Q235钢的压缩试验，证明以此检测残余应力是可行的。利用测量在外力作用下铁磁构件磁导率的变化可以计算应力的方向及其大小。20世纪90年代末，俄罗斯相关学者在国际焊接学术会议上提出了金属应力集中区—微观变化—磁记忆效应的相关学说，形成了金属磁记忆检测技术。相关文献表明，铁磁材料表面磁场分布与材料内部的应力分布具有一定对应关系，检测其表面磁场可以反映构件的应力分布状况。
Q245R材料在化工厂、发电厂使用过程中会承受各种复杂情况载荷，传统的应力测量方法对设备及管道表面要求高，需要进行打磨甚至抛光处理，无法发现应力集中严重处，检测工艺复杂且结果可重现性不够。同时无法做到在线快速对设备的整体应力状态进行评价。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种Q245R材料无损检测应力的方法，该方法通过模拟设备在现场使用时的受力状态，测试不同热处理及损伤状态下Q245R材料的表面磁场及磁化特征参数，总结归纳出一种可用于现场设备应力状态监测的无损检测方法。
本发明采取的技术方案为：一种Q245R材料无损检测应力的方法，包括如下步骤：
S1、对磁记忆检测设备的探头进行设置；
S2、使用磁记忆检测设备对在用设备整体外表面进行磁场特性扫描；
S3、通过扫描，对比无变形处材料表面磁场测试参数、磁场强度及梯度值，找到数据变化明显的表面磁场强度最大值，测量得出应力集中位置，用记号笔对应力集中位置进行标注；
S4、使用磁化设备对在用设备应力集中位置进行不同磁化方向测试，得到测试数值的最大值为矫顽力值；
S5、把得到的矫顽力值带入不同热处理状态或缺陷状态下的数学函数关系式，计算出在用设备承受的应力值；
所述的热处理状态是交货态或退火态或250℃时效或350℃时效；
所述的陷状态是腐蚀态或直径1.5mm钻透小孔或侧面缺口或直径4mm未钻透小孔或裂纹所对应的状态。
所述的不同热处理状态或缺陷状态下的数学函数关系式为：
交货态：
退火态：
250℃时效：
350℃时效：
腐蚀态：Hc＜380A/m
直径1.5mm钻透小孔：
侧面缺口：
直径4mm未钻透小孔：
裂纹：
其中，σ为应力，单位为MPa；Hc为矫顽力，单位为A/m，式中省略单位校准系数。
本发明对磁记忆检测设备的探头进行设置时，选择使用反向通道抵消外部磁场的影响。
本发明之所以选择矫顽力作为设备的应力表征值是因为矫顽力变化幅度大，比较敏感，最终测试相对准确。
本发明中，应力测试方向选择为应力最大方向，分析方法为两方向垂直测试法。
采用本发明，可以实现对Q245R材料应力状态的准确、定量检测；本发明根据Q245R材料磁化的特性及磁记忆参数测试准确度高，可以反复进行试验，方便复验；本发明可对Q245R材料所生产设备及管道进行快速非破坏性的现场无损检测，检测工艺简单有效，对设备表面状况要求不高，节省检验成本。本发明明确管道和设备等所承受的载荷状况，预防与应力协同有关联事故的发生，减少企业损失，社会效益明显。
具体实施方式
实施例一：
试样材料为Q245R，状态为交货态中的热轧态。选取试样中心部位进行磁化测量。
所对应的交货态下的公式：
实施例二：
试样材料为Q245R，状态为退火态。选取试样中心部位进行磁化测量。
所对应的退火态下的公式：
实施例三：
试样材料为Q245R，状态为250℃时效。选取试样中心部位进行磁化测量。
所对应的250℃时效下的公式：
实施例四：
试样材料为Q245R，状态为350℃时效。选取试样中心部位进行磁化测量。
所对应的350℃时效下的公式：
实施例五：
试样材料为Q245R，状态为腐蚀态。选取试样的腐蚀部位进行磁化测量。
所对应的腐蚀态下的公式：Hc＜380A/m
实施例六：
试样材料为Q245R，状态为直径1.5mm钻透小孔。选取试样的小孔旁边部位进行磁化测量。
所对应的直径1.5mm钻透小孔下的公式：
实施例七：
试样材料为Q245R，状态为侧面缺口。选取试样的缺口旁边部位进行磁化测量。
所对应的侧面缺口下的公式：
实施例八：
试样材料为Q245R，状态为直径4mm未钻透小孔。选取试样的小孔背面部位进行磁化测量。
所对应的直径4mm未钻透小孔下的公式：
实施例九：
试样材料为Q245R，状态为裂纹。选取试样的裂纹背面部位进行磁化测量。
所对应的裂纹的下的公式：