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特种设备焊接残余应力盲孔法测试方法DB43/T 2314-2022

范围

标准规定了在特种设备金属材料焊接件近表面测定特种设备焊接残余应力(高残余应力)的测试步骤及计算方法。适用于可消耗或小浅孔不影响使用的特种设备焊缝处,用于平面应力梯度较小的焊接残余应力测定。

术语与符号

对特种设备焊接残余应力、应力标定常数、释放应变等术语进行了定义。同时,给出了一系列符号及其说明,如 D 表示测量圆直径,E 表示杨氏模量,σx 表示 x 向均布正应力等。

工件准备

安装应变花的表面需先用 60 目砂布打磨除锈,再用 100 目砂布打磨,使表面粗糙度达到 Ra3.2~6.4,面积不小于应变花面积的四倍。粘贴应变花前要按胶粘剂说明书进行表面预处理,需彻底清洗和脱脂,且不能使用明显改变表面残余应力状况的方法。对于特种设备受试工件,应在应变花中心处钻一通孔。

应变计与仪器

应变花应包含 3 只或 3 对应变计,遵循顺时针编码规则,阵列于圆形图样上。国内通用标准应变花有 A 型、B 型、C 型,其中 B 型适用于障碍物附近测试,C 型适用于应变灵敏度和热稳定性要求较高的测试。电阻应变仪精度应不低于 ±1×10⁻⁶,测量稳定性和重复性应高于 ±1×10⁻⁶,根据应变花类型选择合适的电路。

试验和测量

将粘贴好电阻应变花的工件安装在试验机上,接好测量导线后调零,然后进行钻孔,达到要求的孔直径和深度时记录应变读数。要保证测试环境稳定,使用合适的应变花,如重要测量和低传导率材料测量可采用 6 单元的 C 型应变花。整个孔深范围内测定的残余应力偏差应不超过 ±10%。

计算方法

详细计算步骤参考 CB 3395,计算过程中对偏心孔残余应力的修正见标准附录 A。通过测量得到的应变数据,结合材料的弹性模量等参数,利用相关公式计算残余应力值。

孔边塑性变形的修正

特种设备焊接易产生高残余应力,盲孔法测试中通常会将其导致的塑性变形视为弹性变形,影响测量精度。因此,需确定钻削加工和钻孔应力集中引起的塑性应变 εd 和 εp,所测量的总应变 ε 由塑性应变 εd、纯弹性释放应变 εe 和由应力集中引起的塑性应变 εp 组成,通过相应方法对塑性变形进行修正,以提高测量结果的准确性。

该标准为特种设备焊接残余应力的测量提供了具体可行的方法,有助于保障特种设备的安全性和可靠性,对特种设备的生产、使用和维护具有重要指导意义。

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