X射線(xiàn)殘余應(yīng)力測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)

X射線(xiàn)法是由俄學(xué)者于1929年提出。 20世紀(jì)初，人們就已經(jīng)開(kāi)始利用X射線(xiàn)來(lái)測(cè)定晶體的應(yīng)力。

1961年，德國(guó)的E.Mchearauch提出了X射線(xiàn)應(yīng)力測(cè)定的sin2ψ法，使應(yīng)力測(cè)定的實(shí)際應(yīng)用向前推進(jìn)了一大步。

然而遺憾的是，隨著殘余應(yīng)力測(cè)試設(shè)備制造技術(shù)的快速發(fā)展，行業(yè)缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，缺少足夠的設(shè)備檢定技術(shù)依據(jù)，導(dǎo)致測(cè)試方法無(wú)所適從，各實(shí)驗(yàn)室很難進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的比對(duì)和能力驗(yàn)證，很難具有公信力。

1971年，美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)發(fā)布第一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SAE J784a "Residential Stress Measurement by X-ray Diffraction"；

隨后1973年，日本材料學(xué)會(huì)頒布第一個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JSMS-SD-10-73" Standard Method for X-ray Stress Measurement"。

為反映新技術(shù)進(jìn)步和成熟的測(cè)試方法，歐盟標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(CEN)于2008年7月4日批準(zhǔn)了新的X射線(xiàn)衍射殘余應(yīng)力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) EN 15305-2008"Non-destructive Testing- Test Method for Residual Stress analysis by X-ray Diffraction"，該標(biāo)準(zhǔn)于2009年2月底在所有歐盟成員國(guó)正式施行。

該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)X射線(xiàn)殘余應(yīng)力測(cè)試的技術(shù)和方法等諸多方面進(jìn)行了更新，解決了上述的行業(yè)問(wèn)題，全面、細(xì)致系統(tǒng)闡述了X射線(xiàn)衍射法殘余應(yīng)力分析的原理、測(cè)定方法、材料特性、儀器選擇和常見(jiàn)問(wèn)題處理等方面的內(nèi)容。新標(biāo)準(zhǔn)也因此獲得了業(yè)界的一致認(rèn)可。

與之相呼應(yīng)，美國(guó)試驗(yàn)材料學(xué)會(huì)(ASTM)也于2010年7月發(fā)布了新的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)版本ASTM E915-10 "Standard Test Method for Verifying the Alignment of X-ray Diffraction Instrumentation for Residual Stress Measurement"。

之后，歐美國(guó)家圍繞X射線(xiàn)衍射法，頒布了一系列檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，為行業(yè)發(fā)展樹(shù)立了標(biāo)，X射線(xiàn)行射法測(cè)定殘余應(yīng)力得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，技術(shù)手段也日益成熟。

國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

縱觀國(guó)內(nèi)，我國(guó)早的X射線(xiàn)應(yīng)力測(cè)定方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7704-1987，發(fā)布于1987年，其主要內(nèi)容采標(biāo)自日本標(biāo)準(zhǔn)。 受限于當(dāng)時(shí)的軟件水平、測(cè)試技術(shù)、探測(cè)器制造技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，GB/T 7704-1987具有許多不足：

首先，其內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，術(shù)語(yǔ)和定義僅6條，定峰方法只有半高寬和拋物線(xiàn)兩種，整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)只有7頁(yè)；

其次，其應(yīng)用范圍窄，僅適用于鐵素體鋼系和奧氏體鋼系某一給定方向的平面應(yīng)力；

另外，只能采用CrK α 和CrK β 射線(xiàn)源，采用計(jì)數(shù)管掃描尋峰，尋峰方式工作效率較低。

GB/T 7704-2008是GB/T 7704-1987的修訂版，經(jīng)過(guò)20 多年的發(fā)展，設(shè)備制造技術(shù)有了較大提升，方法也有了較大變化，當(dāng)時(shí)歐盟標(biāo)準(zhǔn)尚未發(fā)布，但SAE(美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì))規(guī)范已能檢索到?？紤]到國(guó)內(nèi)設(shè)備的實(shí)際情況，GB/T 7704-2008對(duì)設(shè)備并沒(méi)有提高要求，零應(yīng)力檢定仍然保持和GB/T7704-1987的相同，但是在術(shù)語(yǔ)定義、定峰方法、測(cè)試方法等方面作了擴(kuò)展。

GB/T 7704-1987及GB/T 7704-2008，其技術(shù)要求過(guò)于簡(jiǎn)單，技術(shù)水平較低，主要根據(jù)當(dāng)時(shí)我國(guó)應(yīng)力測(cè)試設(shè)備的制造現(xiàn)狀而制定，無(wú)法及時(shí)和先進(jìn)技術(shù)同步。因此，2012年，在國(guó)家無(wú)損檢測(cè)標(biāo)委會(huì)的直接推動(dòng)下，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)批復(fù)同意啟動(dòng)了GB/T7704-2008的修訂工作。終于2015年12月完成了標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作，即現(xiàn)行的GB/T 7704-2017。

新修訂的GB/T 7704中增加了大量術(shù)語(yǔ)和定義(三維應(yīng)力、設(shè)備、方法相關(guān))，使得過(guò)去一些含糊不清的描述表達(dá)變得規(guī)范化。為了使標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用更為廣泛，新國(guó)標(biāo)中增加了三維殘余應(yīng)力的理論計(jì)算方法以及具體測(cè)定流程，以幫助廣大X射線(xiàn)應(yīng)力測(cè)試工作者正確理解和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，為獲得比較可靠的試驗(yàn)結(jié)果提供了必要的理論解惑和技術(shù)支持。

意大利GNR公司是一家老牌歐洲光譜儀生產(chǎn)商，其X射線(xiàn)產(chǎn)品線(xiàn)誕生于1966年，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的技術(shù)開(kāi)發(fā)和研究，該產(chǎn)品線(xiàn)已經(jīng)擁有眾多型號(hào)滿(mǎn)足多個(gè)行業(yè)的分析需求。

STRESS-X的衍射單元安裝在6自由度機(jī)械臂上，可方便對(duì)各種形狀和尺寸的樣品進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)配有非接觸自動(dòng)激光準(zhǔn)直系統(tǒng)提高定位精度，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)可封裝在艙體中或安裝在四輪合金推車(chē)上用于現(xiàn)場(chǎng)分析；EDGE的特點(diǎn)則為小巧便攜、不受電源線(xiàn)束縛，另可擴(kuò)展完成殘余奧氏體和相位檢測(cè)。兩款儀器均符合ASTM E915及EN 15305國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。