中华人民共和国国家标准
GB/T32073-2015
Non-destructive testing-Test method for measuring residual stress usingultrasonic criticalrefracted longitudinal wave
中国国家标准化管理委员会 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布
前言
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草本标准由全国无损检测标准化技术委员会（SAC/TC56）提出并归口. 本标准起草单位：北京理工大学.本标准主要起草人：徐春广、肖定国、宋文涛、李焕新、潘勤学、刘帅
无损检测残余应力超声临界 折射纵波检测方法
1范围
本标准适用于检测透声性良好的金属和非金属固体材料和/或构件内的残余应力和载荷应力. 本标准规定广基于超声临界折射纵波（爬波）测量残余应力的无损检测方法.
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的.凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件.凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括的修改单）适用于本文件.
GB/T11345-2013焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定 GB/T12604.1无损检测术语超声检测GB/T16923钢件的正火与退火GB/T18852无损检测超声检验测量接触探头声束特性的参考试块和方法GB/T25712振动时效工艺参数选择及效果评定方法
3术语和定义
GB/T12604.1界定的术语和定义适用于本文件.
4人员要求
按本标准实施检测的人员应通过残余应力超声临界折射纵波无损检测技术的专门培训.
5方法概要
当发射换能器激发超声纵波以第一临界角斜人射到被检件表面时，依据Snell定律，可在被检件材料内部产生超声临界折射纵波，并可被接收换能器接收到，如图1所示.依据声弹性原理，材料中的残余应力会影响超声纵波传播速度，当残余应力方向与纵波方向一致时，拉伸应力使超声纵波传播速度变能器之间的距离（探头间距）保持不变的条件下，若测得零应力.对应的超声传播时间和被检件应力 慢或传播时间：延长，压缩应力使超声纵波传播速度加快或传播时间：缩短.因此，在激励和接收两换对应的超声传播时间r，根据时间差按式（1）或式（2）可求出被检件中的残余应力绝对值a，即：
或
式中：
残余应力的变化量（应力差），△=-；
r传播时间的变化量（声时差），△r=1-；
K一应力系数，与被检件的材料和探头间距有关，可通过拉伸试验标定获得（见7.3）.
图1超声临界折射纵波收发原理及残余应力检测区域
按本标准所检测的残余应力，是被检件表层下材料内部三维空间区域内沿声波传插方向的残余应力平均值.
6检测系统
6.1仪器
残余应力超声检测仪应至少具有如下功能：
a）频率设置：b）滤波；c）超声激励电压控制；d）超声接收增益控制；e）超声临界折射纵波传播时间和残余应力值的计算. 应定期对检测仪进行综合性能校准，以确认其检测数值的准确性.校准间隔最长不超过一年.
6.2探头
6.2.1应能实现超声临界折射纵波的发射和接收.6.2.2用于检测的探头（至少包含两个换能器），按GB/T18852规定的方法测试，其性能参数应相同. 6.2.3检测所用的探头应是应力系数标定和零应力校准时所用探头.6.2.4探头接触面与被检件表面应良好耦合，如果被检件表面为曲面，耦合状态应符合GB/T11345一2013的6.3.4规定.
6.3耦合剂
应使用适当的耦合剂，以保证在工作温度范围内探头与被检件表面具有稳定可靠的超声耦合，应力系数获得、零应力校准和检测过程中应使用相同的耦合剂，并保持相同的耦合状态.
6.4零应力试块
6.4.1材料
应采用与被检件材料金相组织状态和表面粗糙度相同的材料.
6.4.2形状和尺寸
试块的形状见图2，尺寸范围见表1，允许误差土0.1mm.标定区域的表面粗糙度Ra应小于10 μm.
图2试块
表1试块的尺寸范围
单位为毫米
厚度 小宽度 过渡半径 平行长度 总长度 大宽度 hjr L. L B3~10 15~40 >20 60~240 170~350 30~60 >15 40~60
6.4.3零应力处理
可采用如下之一方法来获得零应力：
a）按GB/T16923所述方法，对试块进行去应力退火处理，退火后试块的金相组织状态应与被检件的材料组织状态相同：b）按GB/T25712所述方法，对试块进行振动时效去应力处理，近似得到应力为零的试块.
7检测
7.1检测前准备
7.1.1检测区域
检测区域的大小与探头尺寸和检测率有关（见图1），检测区域长度L为临界折射纵波传播距离（即探头间距，通常为5mm~100mm），检测区域宽度W为换能器晶片宽度或直径（通常为5mm~30mm），检测区域深度D由频率决定，见式（3）：
(3)
式中：
D检测区域深度，单位为毫米（mm）；
