[发明专利]一种基于硬度-应力系数的焊接接头残余应力测量方法

权利要求书

1.一种基于硬度-应力系数的焊接接头残余应力测量方法，其步骤如下：

S1、取与待测焊件的材料、厚度和焊接工艺完全相同的作为焊接试板，确定焊接试板的焊缝中心、焊缝区、热影响区和母材区；

S2、在焊接试板上切取拉伸试样，所述拉伸试样包括焊缝中心、焊缝区、热影响区和母材区；

S3、在焊接试板的拉伸试样上确定特征点i，所述特征点至少包括在焊缝中心、焊缝边缘区、热影响区和母材区上各取的一个点；

S4、采用拉伸机对焊接试板的拉伸试样进行应力系数标定，通过电磁超声探头得到不同应力下各个特征点平行于应力加载方向横波传播时间和垂直于应力加载方向横波传播时间，记特征点i位置处的平行于应力加载方向横波传播时间为t_i1，垂直于应力加载方向横波传播时间为t_i2；根据残余应力计算公式得到特征点i位置处的应力系数K_i和各项异性参数α_i，并根据各个特征点i位置处的应力系数K_i和各项异性参数α_i，建立应力系数K和各项异性参数α的关系式；以上公式中，σ_i为特征点i位置处的应力，为特征点i位置处的各向异性系数；

S5、测量确定各个特征点的硬度值，记特征点i位置处的硬度值为H_i，然后将各个特征点位置处的应力系数K_i及硬度值H_i进行拟合，获得硬度H-应力系数K关系式；

S6、用硬度计获得待测焊件待测区域的硬度值，将硬度值代入S5中得到的硬度值H-应力系数K关系式，计算得到该待测区域的应力系数，并根据步骤S4建立的应力系数K和各项异性参数α的关系式，得到该待测区域的各项异性参数；

S7、使用电磁超声探头采集待测区域平行于焊缝方向和垂直于焊缝方向的横波传播时间，将步骤S6得到的待测区域的应力系数和各项异性参数带入残余应力计算公式中，即可得到该待测区域的残余应力值。

2.根据权利要求1所述的一种基于硬度-应力系数的焊接接头残余应力测量方法，其特征在于：所述步骤S1确定焊接试板的焊缝中心、焊缝区、热影响区和母材区是通过硬度值确定或金相法确定。

3.根据权利要求1所述的一种基于硬度-应力系数的焊接接头残余应力测量方法，其特征在于：所述步骤S3确定的特征点i有四个，分别位于焊缝中心上、焊缝边缘区内、热影响区内和母材区。

4.根据权利要求1所述的一种基于硬度-应力系数的焊接接头残余应力测量方法，其特征在于：所述焊缝边缘区为在焊缝区内，距离焊缝区与热影响区交界处1/4焊缝宽度以内的区域。

5.根据权利要求1所述的一种基于硬度-应力系数的焊接接头残余应力测量方法，其特征在于：所述步骤S5测量测量确定各个特征点的硬度值的具体方法是：在测量其中一个特征点硬度值的时候，测量该特征点以及该特征点平行于焊缝方向前后0.5mm距离处的点的硬度值，取三个点的硬度平均值为该特征点处的硬度值。

6.根据权利要求1所述的一种基于硬度-应力系数的焊接接头残余应力测量方法，其特征在于：所述步骤S4采用拉伸机对焊接试板的拉伸试样进行应力系数标定，通过电磁超声探头得到不同应力下各个特征点平行于应力加载方向横波传播时间和垂直于应力加载方向横波传播时间的具体方法是：采用拉伸机对焊接试板的拉伸试样施加力，从0MPa开始加载到400MPa为止，每间隔50Mpa使用电磁超声探头采集每个特征点平行于应力加载方向的横波波形数据和垂直于应力加载方向的横波波形数据，然后对横波波形数据进行降噪处理，并利用时延算法计算各个应力下平行于应力加载方向的横波传播时间和垂直于应力加载方向的横波传播时间。