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GB／T 38952-2020 无损检测 残余应力超声体波检测方法简介：

GB/T 38952-2020 是中国国家标准，标题为《无损检测 残余应力超声体波检测方法》，该标准主要规定了使用超声波技术对材料中的残余应力进行检测的详细方法和技术要求。残余应力是一种在材料加工或成型过程中产生的，即使在没有外力作用下也存在的应力。这种应力可能对材料的性能产生负面影响，如降低疲劳寿命、影响尺寸稳定性等。

超声体波检测，通常指的是利用超声波的横波（SH波）或表面波（SH0或Lamb波）来检测材料内部的残余应力。该方法通过发射超声波，然后接收和分析其在材料内部传播时的反射和散射信号，从而推断出材料内部的应力分布情况。

GB/T 38952-2020 标准详细描述了超声检测设备的选择、操作步骤、数据处理和结果解释等，旨在确保残余应力检测的准确性和可靠性，为工业生产中的质量控制提供依据。它适用于各种金属和非金属材料的检测，包括但不限于结构钢、铝合金、钛合金等。

GB／T 38952-2020 无损检测 残余应力超声体波检测方法部分内容预览：

GB/T7232、GB/T12604.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 超声体波bulkwave 纵波的偏振方向与传播方向平行的纵波和偏振方向与传播方向垂直的横波。 3.2 体波探头bulkwaveprobe 能够产生纵波和横波的探头

度、拉伸应力减慢超声波传播速度，用一个已知应力、且与被测构件材质与形状相同的构件为应力基准， 通过检测构件材料内部超声波传播速度的变化可以得知构件内部应力的拉压状态和具体数值，应力拉 玉状态通常用“十”表示拉伸应力、“一”表示压缩应力。 由于许多现场工况中的板厚度尺寸和杆棒轴类构件的轴向尺寸、以及超声纵波或横波传播速度变 化难以准确获得。因此，将残余应力纵波和横波检测方法结合起来，可以在未获知构件板厚或轴向尺寸 的前提下，就可以获得超声纵波和横波传播方向上的应力状态和数值。 已知构件材料的零应力状态，则由声弹性原理可知，被检测材料中纵波和横波传播方向上的应力。 如式（1）所示：

本标准规定的方法所测到的应力是体波探头下面材料内部沿声波传播方向上应力的平均值，检测 区域横向范围的大小取决于检测探头声激励和接收元件的横向截面尺寸，体波探头置于检测表面时，要 求与被检测构件表面有效耦合，确保能独立地激发和接收超声纵波和超声横波，如图1所示

检测区域纵向范围的大小（L），对于杆棒轴类构件对应其长度，对于板类构件对应其厚度（曲面构 牛对应其法向厚度）。检测区域纵向范围（L）的最大值取决于声衰减情况，即体波探头可以有效地接收 到底面反射纵波和横波，

被检测构件材料应是透声良好的金属或非金属材料JTS∕T 181-1-2020 内河航标技术规范，构件表面粗糙度和形廓应不影响超声纵江 波的有效耦合

用于本标准规定的残余应力无损检测系统，至少应包括有超声体波探头或超声纵波和/或横波探 头、残余应力超声体波检测仪、温度传感器、耦合剂与固定辅助工装

牛材料声学特性、尺寸与形廓、检测区域及长度（L）等需求，选定超声体波探头的中心频率、发射面面积 等参数，以确保在声波方向上获得超声纵波和横波。探头的声束特性按照GB/T18852规定的方法 则量。 6.2.2检测构件用和标定用的超声体波探头（或超声纵波和/或横波探头）应保持一致，主要包括中心 预率、发射面面积、温度特性等参数。 6.2.3超声体波探头（或超声纵波和/或横波探头）接触面应与被检测构件表面良好贴合，必要时采用 曲面楔块和固定辅助工装，探头的发射面面积通常应小于被检测构件截面积。 6.2.4凡是能有效产生和传播超声纵波和横波的探头都可以构成体波探头（或超声纵波和/或横波探 头），如压电超声、电磁超声、激光超声等方式。 5.2.5超声体波探头（或独立的超声纵波和/或横波探头）中的纵波探头和横波探头可为一体式的，也 可是分体独立式的

6.3残余应力超声体波检测仪

换能器激励和接收纵波和横波、计算超声体波传 和声波方向应力数值和状态；检测仪器 收发仪、示波器等通用仪器构成，也可采用具有服 发功能、波形数字化功能和计算机 等软硬件部分构成

通常温度传感器粘贴于体波检测探头附近，应在有效温度范围内准确获得被检测构件的真实温 测量精度满足A级以上（或测量精度满足0.01℃）（以铂电阻温度传感器为例）

压电式超声体波探头应使用专用耦合液（如横波耦合剂），以保证在规定的工作温度范围内具不 可靠的声耦合。应力状态的检测和长期监测，应确保纵波和横波声弹性系数标定过程、基准零应大 过程与构件实际检测过程的耦合状态基本一致，

压电式超声体波探头应使用固定辅助工装，应确保纵波和横波声弹性系数标定过程、基准零应 过程与构件实际检测过程的耦合状态基本一致，

GB/T 389522020

7纵波和横波声弹性系数标定

分别由声弹性理论计算和拉伸试验方法获得纵波和横波声弹性系数1、s；基准零应力体波声时 TL0、Ts通过对基准零应力试样进行标定

7.2声弹性系数的理论计算方法

纵波声弹性系数EL按式（2)计算 (4+10μ+4m)/+（2l—32—10—4m）/（>+2μ）

横波声弹性系数es按式(3)计算：

7.3声弹性系数的拉伸试验方法

拉伸试样形廓尺寸应符合附录A中A.2.2的要求，材料晶格取向应与被测构件材料一致 录A规定的方法制备

应按照GB/T228.1规定的方法，在常温环境（10℃～35℃）下，在材料弹性范围内对试样进行拉 申试验。 拉伸试验前，首先应检测拉伸试样零应力状态下的纵波的声时TL和横波声时Tso。 拉伸试验过程中，残余应力超声体波检测仪测量所得纵波的声时变化△t1、横波的声时变化△ts与 立伸试验机输出的标准拉应力变化△的关系分别如图2a)和图2b)所示，测量不少于9个点，重复拉 伸次数不少于5次，取平均值，对数据分别进行线性拟合，得到的直线斜率即为纵波声应力系数KL和 黄波声应力系数K。

a）纵波声应力系数K，线性拟合图 b）横波声应力系数Ks线性拟合图

波声应力系数K.线性拟合

b）横波声应力系数Ks线性拟合图

b）横波声应力系数K，线

7.3.3体波声弹性系数8、8

7.4零应力体波声时Ta、Tsn的标定

基准零应力试样可以按GB/T16923要求利用反复退火方法制备，或按GB/T25712要求利用振 动时效法、高能声束控制法等方法（见附录B)消减残余应力，可以利用GB/T7704或GB/T32073所述 方法对残余应力的消减过程进行跟踪检测和判定。通常要求基准零应力试样与被检测试样的材质、尺 寸形廓和检测表面粗糙度相同或相近， 对上述基准零应力试样进行超声纵波和横波检测得到的声时即为零应力体波声时T.和工s

2.1应获知被检测构件材料的纵波声弹性系数EL和横波声弹性系数εs（见7.2或7.3）。 2.2应制备基准零应力试样，以获得基准零应力状态下的纵波声时T1.o和横波声时Tso（见7.4）。 2.3残余应力体波检测仪器和探头应在校准有效期内且工作正常，工装安装应稳定可靠。 2.4检测探头形廓应满足检测构件表面粗糙度，即体波探头有效地接收到底面的反射纵波和横氵

8.4检测的实施及要求

.4.1被检测构件表面应清洁无污，体波探头与被检测构件表面的耦合状态应与声弹性系数标定及级 皮声时和横波声时测量时的耦合状态基本一致。 3.4.2对基准零应力试块进行检测，在指定位置上放置超声体波探头，当耦合状态稳定时，体波检测仪 器开始检测工作，获得TLo和Tso。温度传感器测量试块的温度， 3.4.3对构件的应力进行检测，在指定位置上放置超声体波探头，当耦合状态稳定时，体波检测仪器开 治检测工作，在确保有清晰体波回波的基础上，正确截取波段，计算声时T和T，得到体波传播方向 上的应力数值和状态。正值表示拉应力，负值表示压应力（对零应力试块和构件检测的过程中，回波峰 直应保证在体波检测仪满量程的60%到80%）。检测构件时的环境温度应在检测零应力试块时温度

土15℃范围内，并对检测 出该温度范围，应对零应力声 时进行重新标定 8.4.4检测流程中应使用零

应定期对残余应力超声体波检测仪器进行综合性能校准，以确认其测量数值的准确性，校准间隔 超过一年。具体校准方法见附录C

在残余应力检测过程中，可以手动或自动记录检测结果，检测结果应包括检测环境温度、工件材料 厚度、残余应力检测数值等。

检测报告内容一般包括检测单位、人员、日期、检测环境温度、以及工件材料、厚度、粗糙度、检测区 域大小、位置和方向、超声体波探头型号、厂家及中心频率、残余应力检测的具体数值等

附录A （规范性附录） 拉伸试样的制备方法

本附录规定了残余应力超声体波检测中拉伸试样的制备方法

A.2.1拉伸试样的材料

附录A （规范性附录） 拉伸试样的制备方法

拉伸试样应采用与被测件材料、组织状态、表面粗糙度一致的材料

2.2拉伸试样的形状厅

拉伸试样的形状如图A.1所示，尺寸范围见表A.1，允许误差士0.1mm。标定面的表面粗糙度Ra 应小于12um

图A.1拉伸试样形状

表A.1拉伸试样的尺寸范围

GB/T 389522020

A.2.3拉伸试样的零应力处理

选择下述方法之一，对试样进行去应力处理： a）按GB/T16923所述方法，利用退火热处理对试样进行去应力处理，退火后试样的金相组织状 态应与被检件的材料组织状态相同， b）按GB/T25712所述方法，利用振动时效对试样进行去应力处理。 c）按附录B的相关方法，对试样进行去应力处理

GB/T38952—2020

附 录 B （规范性附录） 部分常用残余应力消减方法的基本原理

本附求给出儿种常用的机搬 在残余应力的消除和基准 零应力试样制备过程中参考应用。 方法，同样也可以采用

B.2常用产品残余应力消除方法的基本原理

B.2.1残余应力消减的高能声束（AcousticBeam）方法基本原理

《抗震支吊架安装及验收规程 CECS420：2015》B.2.2残余应力消减的退火（Annealing）方法基本原理

B.2.3残余应力消减的振动(Vibration）方法基本原理

通过控制激振器的激振频率，使二 运动并吸收部分能量，以致材料内部发生 弹塑性力学变化，从而降低和均 中分布状态

B.2.4残余应力消减的短冲击（ShortPining)法

撞击机械构件表面使其发生塑性变形来消减构 件表面残余应力的方法，有细化晶粒的作用 件表面带来微损伤

B.2.5残余应力消减的自然时效法基本原理

残余应力自然时效消减方法通常是通过把零件暴露于自然环境下污水处理厂毕业设计（带计算书），经过几个月至几年的时间，使构 件内部残余应力得到逐步释放的一种方法

人工锤击法是利用金属锤直接敲击或冲击机械构件表面而消减构件材料残余应力的一种方法，消 减效果取决于试件刚度、锤头材质和操作者熟练程度，该方法通常只能消减构件表面残余应力