[實用新型]焊接接頭殘余應力測量裝置

有效

• 申請號: 201320266886.5
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN203310549U
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 陳定岳;項延訓;陳虎;軒福貞;黃輝;陳天瑞;王杜;張劍鋒
• 申請（專利權）人: 寧波市特種設備檢驗研究院;華東理工大學
• 主分類號: G01L1/25
• 分類號: G01L1/25;G01N29/34
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 徐雪波

技術領域

本實用新型涉及一種焊接接頭殘余應力測量裝置。?

背景技術

金屬構件在軋制、焊接、加工等過程中會產生殘余應力。殘余應力的存在對材料力學性能有重大影響，一方面會降低工件強度，使工件在制造時產生變形和開裂等工藝缺陷；另一方面又會在制造完成后的自然釋放過程中使材料的疲勞強度、應力腐蝕等力學性能降低。焊接過程中高溫局部化的瞬時熱輸入所產生的焊接接頭殘余應力的存在是工業生產極端環境下（高溫高壓、腐蝕環境）接頭失效（應力腐蝕開裂）的最主要誘因之一。因此，開展焊接接頭殘余應力的測量研究，對于降低設備的運行風險，保證構件使用的可靠性，具有重要的現實意義。?

目前測量殘余應力的方法相對于被測件而言，可分為無損和有損測試法兩大類。常用的無損測試材料的殘余應力的方法有：X射線衍射法、中子衍射法、超聲測速法、激光干涉法等。超聲波測量方法利用應力存在而導致的材料聲速變化獲得材料的應力狀態，該測量方法具有快捷、無損、在線、低成本等優點而受到廣泛關注和研究。?

現有的采用超聲波技術測量材料內部殘余應力的設備一般只測量單軸的應力狀態，例如采用單一橫波模式或者單一的縱波模式，這種測量方法相對比較容易實現，但無法用于多軸及復雜應力的測量。此外，目前采用超聲波技術測量材料內部殘余應力時，對材料聲速的測量精度不太高，即對殘余應力測量的分辨率不高，這將直接影響殘余應力的有效測量和工程應用。最后，對于焊接材料而言，由于存在各向異性區域，如焊縫區、熱影響區、近端母材區以及遠端母材區等，不同區域的材料微觀組織形態各異，將會導致區域聲彈性系數的變化，從而影響殘余應力的測量。?

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀，提供一種測量精度高的焊接接頭殘余應力測量裝置。?

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為：該焊接接頭殘余應力測量裝置，其特征在于包括：?

超聲信號發生器，用于激發和接收超聲脈沖信號；?

計算機控制及處理模塊，其輸出端連接所述超聲信號發生器的第一輸入端，用于控制超聲信號發生器的工作；計算機控制及處理模塊的輸入端連接所述超聲信號發生器的第二輸出端，用于接收超聲信號發生器所發送過來的超聲信號，并對所述的超聲信號進行處理和存儲；?

壓電超聲波換能器，用于激發和接收超聲振動信號；壓電超聲波換能器的第一輸入端連接所述超聲信號發生器的第一輸出端，用于將所述超聲信號發生器所發送的超聲脈沖信號轉換為超聲振動信號；壓電超聲波換能器的第一輸出端通過耦合劑連接到被測設備上；所述壓電超聲波換能器第二輸入端通過耦合劑連接所述被測設備，拾取被測設備上的振動信號并將該振動信號通過壓電超聲波換能器的第二輸出端傳遞到所述超聲信號發生器的第二輸入端；?

磁性夾具，用于將所述壓電超聲波換能器限位到被測設備上。?

所述的計算機控制及處理模塊包括用于控制所述超聲信號發生器工作的控制單元、對接收到的超聲信號進行計算并存儲的計算單元和用于顯示計算結果的顯示單元。所述的控制單元和計算單元可以采用“頻率-相位”曲線精確計算得到超聲傳播時間，并且可以在計算單元中設置不同焊接接頭位置的材料參數，以提高殘余應力測量精度。?

所述的壓電超聲波換能器可以為縱波換能器或橫波換能器。?

較好的，所述磁性夾具為圓管狀結構，，所述缺口位于所述磁性夾具的一個端緣上。所述缺口用于裝配0度和90度橫波換能器。如果需要激發0度水平方向上的橫波時，則將超聲橫波換能器水平0度放置，依靠鐵磁性將超聲換能器固定在0度水平位置；如果需要激發90度垂直方向上的橫波時，則將超聲橫波換能器垂直90度放置，依靠鐵磁性將超聲換能器固定在90度垂直位置。?

所述磁性夾具上還設有用于增加磁力的磁鋼，所述磁鋼和所述磁性夾具通過套設在兩者外的換套連接在一起。?

與現有技術相比，本實用新型所提供的測量裝置利用超聲波技術，通過高精度的聲速測量，并經過一系列的程序計算即可得到材料內部的殘余應力值，測量精度高；該測量裝置中的磁性夾具帶有弧度為90度的缺口，能夠配合橫波換能器激發出相互垂直振動的橫波模式；兩個相互垂直振動的橫波模式和縱波結合可以用于測量兩軸方向上的應力大小。并且該裝置結構簡單，使用便捷。本實用新型所提供的測量裝置尤其適合測量焊接接頭兩軸殘余應力。?

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結構框圖；?

圖2為本實用新型實施例壓電超聲波換能器0度放置時磁性夾具和超聲換能器以及待測工件裝配結構的平面示意圖；?