差值较小，因为这三个焊接特征点是离焊缝较远 的母材区域，虽然焊接的过程中经历了热循环，但是温度较低，对这些区域的微观组织影响 不大，所以在母材区超声波测量焊接残余应力的误差不大。但是，随着从母材的区域向焊缝 靠近，焊缝的热影响区、熔合区和焊缝区的组织发生了较为明显的变化，这些区域由于组织 成分差异造成的超声波测量焊接残余应力的误差值也较大，最大的测量误差值高达36MPa。 由此可以看出，本发明的修正方法在超声波测量残余应力中具有重大的意义。
【主权项】
1. 一种超声波测量焊接残余应力的误差修正方法，其步骤如下： A、 制作焊接试板 取与待测焊接试件的材料和厚度均相同的板材，制作两对尺寸完全相同的未焊接的焊 接试板，记为焊接试板一和焊接试板二； B、 确定焊接特征点 B1、采用与焊接待测焊接试件相同的焊接工艺参数对焊接试板一进行焊接；然后分别 在焊缝的起弧区域、稳定区域和收弧区域截取条状的与焊缝方向垂直的起弧区试样、稳定 区试样和收弧区试样；所述起弧区试样、稳定区试样和收弧区试样均包括焊缝区、熔合区、 热影响区和母材区； B2、对Bl步截取的起弧区试样、稳定区试样和收弧区试样进行金相样制样，根据金相 显微镜观察和EDS成分分析结果，按组织差异将每个试样的焊缝区细分为等轴晶树枝晶 区、树枝晶区和等轴晶区，热影响区细分为时效区和过时效区； B3、在起弧区试样的等轴晶树枝晶区、树枝晶区、等轴晶区、熔合区、时效区、过时效区 的中心位置和母材区上任一点进行标记，作为起弧区试样的7个起弧焊接特征点，分别标 号为1、2、3、4、5、6、7 ;在稳定区试样的等轴晶树枝晶区、树枝晶区、等轴晶区、熔合区、时效 区、过时效区的中心位置和母材区上任一点进行标记，作为稳定区试样的7个稳定焊接特 征点，分别标号为8、9、10、11、12、13、14;在收弧区试样的等轴晶树枝晶区、树枝晶区、等轴 晶区、熔合区、时效区、过时效区的中心位置和母材区上任一点进行标记，作为收弧区试样 的7个收弧焊接特征点，分别标号为15、16、17、18、19、20、21 ; C、 采集焊接特征点的热循环曲线 Cl、根据B3步焊接试板一上每个起弧焊接特征点、稳定焊接特征点和收弧焊接特征点 的位置，在焊接试板二相应的位置上标记出焊接试板二的起弧焊接特征点、稳定焊接特征 点和收弧焊接特征点； C2、在焊接试板二的每个起弧焊接特征点、稳定焊接特征点和收弧焊接特征点位置连 接上热电偶；然后采用与焊接待测焊接试件相同的焊接工艺参数对焊接试板二进行焊接； 焊接完成之后通过热电偶采集每个焊接特征点的热循环曲线，得到与21个焊接特征点对 应的21条热循环曲线； D、 制作热模拟块 制备与待测焊接试件的材料和厚度均相同的多个母材小块，根据C步得到的21条热循 环曲线，分别对不同的母材小块进行Gleeble热模拟处理，得到与21个焊接特征点相对应 的微观组织成分相同的21个热模拟块；热模拟块的编号b和与所述热模拟块相对应的焊接 特征点的标号相同，b = 1，2, 3，…21 ; E、 确定修正值 EU将未进行热模拟处理的母材小块作为零应力标定块；用超声波法分别测量21个热 模拟块相对于零应力标定块的残余应力值，记为〇 = 1，2, 3，…21，b为热模拟块的编 号； E2、通过切条法测量21个热模拟块的应力值，记为〇 b，b = 1，2, 3，一21 ;再通过切条 法测量未进行热模拟处理的母材小块的应力值，记为〇 E3、确定21个焊接特征点的由于组织成分差异造成的超声波测量焊接残余应力的 误差值，也即超声波测量焊接残余应力的每个焊接特征点的残余应力修正值Sb，b = 1，2, 3，…21 : 5b= 0 n,-〇b+〇n,b F、确定待测焊接试件的准确残余应力值 Fl、根据B3步中确定的每个起弧焊接特征点、稳定焊接特征点和收弧焊接特征点的位 分别在待测焊接试件表面的起弧区域、稳定区域和收弧区域的相应的位置上标记出待测焊 接试件的起弧焊接特征点、稳定焊接特征点和收弧焊接特征；然后通过超声波测量待测焊 接试件的每个焊接特征点位置的残余应力测量值〇 &，b = 1，2, 3，一21 ; F2、用每个焊接特征点的残余应力修正值S b，对Fl步测得的每个焊接特征点位置的残 余应力测量值〇 JS行修正，得到待测焊接试件上每个焊接特征点位置的准确残余应力值 〇 zb，b = 1，2, 3，…21 : 0 Zb= 0 Ob" 5 b2. 根据权利要求1所述的一种超声波测量焊接残余应力的误差修正方法，其特征在 于：所述D步制备的母材小块为厚度与待测焊接试件相同，长度为10-30mm，宽度为30-90mm 的长方体小块。3. 根据权利要求1所述的一种超声波测量焊接残余应力的误差修正方法，其特征在 于：所述D步中根据C步得到的21条热循环曲线，分别对不同的母材小块进行Gleeble热 模拟处理，得到与21个焊接特征点相对应的21个热模拟块的具体操作是：根据每1个焊接 特征点对应的每1条热循环曲线，同时对3个母材小块进行Gleeble热模拟处理，得到3个 待测热模拟块，对所述3个待测热模拟块进行EDS成分分析；然后将EDS成分分析结果和与 所述3个待测热模拟块相对应的焊接特征点所在区域的EDS成分分析结果进行比对，选取 EDS成分分析结果最相近的其中1个待测热模拟块，作为进行后续步骤的与所述焊接特征 点对应的热模拟块。4. 根据权利要求1所述的一种超声波测量焊接残余应力的误差修正方法，其特征在 于：所述E2步通过切条法测量21个热模拟块的应力值〇 b的具体步骤是：在每个热模拟块 的正反面贴8个应变片，进行切条，最终用正反面8个应变片平均值作为该热模拟块的应力 值〇 b〇5. 根据权利要求1所述的一种超声波测量焊接残余应力的误差修正方法，其特征在 于：所述E2步通过切条法测量未进行热模拟的母材小块的应力值〇 "的具体步骤是：在每 个母材小块的正反面贴8个应变片，进行切条，最终用正反面8个应变片平均值作为该母材 小块的应力值O n。
【专利摘要】一种超声波测量焊接残余应力的误差修正方法，其步骤如下：A取待测焊接试件的母材板制作焊接试板一和焊接试板二；B在焊接好的焊接试板一截取起弧区试样、稳定区试样和收弧区试样，并按组织差异对将每个试样细分，标记焊接特征点；C在焊接试板二的相应的位置上标记焊接特征点，焊接后焊接试板二的焊接特征点采集热循环曲线；D按热循环曲线制备热模拟块E、根据母材小块和热模拟块的超声波法和切条法测量的残余应力值，确定残余应力修正值；F根据残余应力修正值修正超声波测量的残余应力测量值，得到待测焊件的准确残余应力值。该方法可修正由于母材和待测区之间微观组织不同导致的误差，显著提高超声波对残余应力的测试精度。
【IPC分类】G01N29/04, G01L1/25
【公开号】CN105004789
【申请号】CN201510409073
【发明人】马传平, 陈辉, 苟国庆, 朱其猛, 付正鸿, 朱忠尹, 陈佳, 覃超, 安江丽, 张成竹
【申请人】四川广正科技有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月13日