一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方法

摘要

本发明提出一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方法，属于焊接残余应力的无损检测领域。所述测试方法是首先建立晶粒度与纵波信号衰减度、与临界折射纵波在零应力样中传播时间、与声弹性系数的关系数据库；在进行残余应力测试时，先确定测试区域的纵波信号衰减度，再根据衰减度确定晶粒度计算值，进一步计算测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传播时间和声弹性系数，最终可得到修正后残余应力。所述测试方法可修正由于焊接不同区域晶粒度对声弹性系数，超声波在零应力样中传播时间产生的误差，可显著提高超声波测残余应力的精度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方法，属于焊接残余应力的无损检测领 域。

背景技术

焊接是工业生产中最重要的一种连接方式，焊接质量决定着焊接产品质量，由于焊接残余应力过大引 起的焊接接头破坏是最主要的焊接破坏。焊接接头的残余应力无损检测对生产实践中优化焊接工艺具有非 常重要的指导作用。残余应力的无损检测方法主要有中子衍射法、同步辐射法、磁粉法、X射线衍射法和 超声波检测法。其中，中子衍射法、同步辐射法设备昂贵，测试成本高，难以用于生产实践中在线检测焊 接残余应力；磁粉法残余应力测试只能用于磁性测量的测试，重复性较差；X射线对残余应力的测试只能 测试几十个微米厚度，对待测样的表面质量要求较高，受到表面的质量状态影响较大。超声波法是近几年 来发展最快的残余应力无损检测方法，具有可以测试深度方向的二维焊接残余应力、测试速度快、无辐射、 设备轻便、成本较低等优点。

超声波法测量残余应力属于间接性测量，超声波在待测样中的传播速度与待测样中的残余应力存在着 声弹性关系，即超声波的在待测样中的传播速度和待测样中的残余应力基本呈现线性关系。依据声弹性原 理，若超声波收发换能器距离固定，测得超声波在零应力样(应力记为σ₀)中的传播时间t₀和超声波在待 测样中的超声传播时间t，根据声时差可求出待测样的残余应力值σ，即：σ-σ₀＝A(t－t₀)，A与材料的自 身性质以及收发探头距离决定，通过单向拉伸标定。

但是，不仅待测样中的残余应力会对影响超声波的传播速度，待测样中的微观组织也会对超声波的传 播速度产生影响。由于焊接温度场不同，焊件上会形成焊缝区域(FZ)、热影响区域(HAZ)和母材区域 (BM)，这些区域的微观组织存在较大差异。有些较大的微观组织差异对超声波传播速度的影响甚至与焊 接残余应力对超声波传播速度的影响在同一个数量级，严重影响超声波残余应力测试方法的测试精度，限 制了超声波残余应力测试法的发展。因此，如何在超声波残余应力测试法中将微观组织对超声波传播速度 的影响和残余应力对超声波传播速度的影响分开，是一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方法的超声波残余应力测试 方法，其可修正由于焊缝区域、热影响区域以及母材区域晶粒度对声弹性系数k，超声波在零应力样中传 播时间t₀所产生的巨大误差，可显著提高超声波对焊接接头残余应力的测试精度。

本发明实现其发明目的所采取的技术方案是：一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方 法，其步骤如下：

A、准备晶粒度测试样

A1、平行材料轧制或挤压方向切取拉伸样n组，记为N₁组，N₂组…N_n-1组，N_n组，每组拉伸样 包括相同拉伸样r_a根；

A2、对N1组拉伸样不做任何处理，对N₂-N_n组拉伸样进行不同条件热处理、同一组中的拉伸样 热处理条件相同，具体的热处理条件是：N₂组拉伸样在温度T_a℃保温h_a小时，N₃组拉伸样在温度T_a℃ 保温h_a+Δh_a小时……N_n-1组拉伸样在温度T_a℃保温h_a+Δh_a(n-1-2)小时，N_n组拉伸样在温度T_a℃ 保温h_a+Δh_a(n-2)小时，即得到N₁-N_n组晶粒度测试样，其中Δh_a为相邻两组拉伸样保温时间相差 的小时数；N₂-N_n组晶粒度测试样经过热处理，可认为是零应力状态；

A3、对N₁-N_n组晶粒度测试样进行金相处理，通过显微镜或电子背散射衍射计算出经过金相处理 的N₁-N_n组各组中所有晶粒度测试样的晶粒度，并分别取N₁-N_n组各组中所有晶粒度测试样的晶粒度 平均值，分别记为U₁，U₂，U₃……U_n-1，U_n；

B、建立晶粒度与纵波信号衰减度的关系数据库

B1、使用纵波平探头对N₁-N_n组各组中所有晶粒度测试样分别进行衰减度测试，计算出N₁-N_n组 各组中所有晶粒度测试样的纵波信号衰减度平均值，分别记为M₁，M₂，M₃……M_n-1，M_n；

B2、根据N₂-N_n组各组晶粒度测试样的纵波信号的衰减度平均值(M₂，M₃……M_n-1，M_n)，与 N₂-N_n组各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U₂，U₃……U_n-1，U_n)，利用最小二乘法建立晶粒度U与 纵波信号衰减度M的关系数据库，U＝f(M)；将N₁组所有晶粒度测试样的纵波信号衰减度平均值 M₁带入U＝f(M)，算出N₁组晶粒度测试样的晶粒度计算值U₁’；将N₁组晶粒度测试样的晶粒度计算 值U₁’与A13得到的N₁组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值U₁进行对比，如果误差在δ₁％以内，符 合要求，所建立的晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U＝f(M)有效；如果误差大于δ₁％， 重新按照A1-A3准备晶粒度测试样品，并按照B1-B2建立晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据 库，直到满足误差要求；

C、建立晶粒度与临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库

C1、分别对N₁-N_n组各组中所有晶粒度测试样进行临界折射纵波速度采集，得到临界折射纵波在 N₁-N_n组各组晶粒度测试样的平均传播速度，记为V₁₀，V₂₀，V₃₀……V_(n-1)0，V_n0，并根据超声波收 发换能器间的距离L，计算出临界折射纵波在N₁-N_n组各组晶粒度测试样的平均传播时间，即为临界 折射纵波在不同晶粒尺寸的零应力晶粒度测试样中的平均传播时间，记为T₁₀，T₂₀，T₃₀……T_(n-1)0， T_n0；

C2、根据临界折射纵波在N₂-N_n组各组晶粒度测试样的平均传播时间(T₂₀，T₃₀……T_(n-1)0，T_n0)， 与N₂-N_n组各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U₂，U₃……U_n-1，U_n)，利用最小二乘法建立晶粒度U 与临界折射纵波在零应力样中传播时间t₀的关系数据库，将N₁组所有晶粒度测试样的晶 粒度平均值U₁带入算出临界折射纵波在N₁组晶粒度测试样的传播时间计算值T₁₀’；将临界折 射纵波在N₁组晶粒度测试样的传播时间计算值T₁₀’与临界折射纵波在N₁组晶粒度测试样的实际平均传播 时间T₁₀进行对比，如果误差在δ₂％以内，符合要求，所建立的晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传 播时间t₀的关系数据库有效；如果误差大于δ₂％，重新按照A1-A3准备晶粒度测试样品，并按 照C1-C2建立晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间t₀的关系数据库，直到满足误差要求；

D、建立晶粒度与声弹性系数的关系数据库

D1、分别对N₁-N_n组各组中所有晶粒度测试样进行声弹性系数拉伸标定，得到N₁-N_n组各组晶粒度测 试样的平均声弹性系数，记为K₁，K₂，K₃……K_n-1，K_n；

D2、根据N₂-N_n组各组晶粒度测试样的平均声弹性系数(K₂，K₃……K_n-1，K_n)，与N₂-N_n组各组晶粒 度测试样的晶粒度平均值(U₂，U₃……U_n-1，U_n)，利用最小二乘法建立晶粒度U与声弹性系数k的关系 数据库，k＝α(U)，将N₁组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值U₁带入k＝α(U)，算出N₁组晶粒度测试样 的声弹性系数计算值K₁’，将N₁组晶粒度测试样的声弹性系数计算值K₁’与N₁组晶粒度测试样的实际平均 声弹性系数K₁进行对比，如果误差在δ₃％以内，符合要求，所建立的晶粒度U与声弹性系数k的关系数 据库k＝α(U)有效；如果误差大于δ₃％，重新按照A1-A3准备晶粒度测试样品，并按照D1-D2建立晶粒 度U与声弹性系数k的关系数据库，直到满足误差要求；

E、测试待测焊件焊接接头的焊接残余应力

E1、布置待测焊件的超声波残余应力测试区域，所述测试区域包括焊缝区域、热影响区域和母材区域；

E2、使用纵波平探头对待测焊件的测试区域进行衰减度测试，计算出测试区域的纵波信号衰减度，记 为M_c；

E3、调用B步建立的晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库，U＝f(M)，计算出测试区域的晶 粒度计算值U_c，U_c＝f(M_c)；

E4、调用C步建立的晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间t₀的关系数据库，计算出测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传播时间t_c0，

E5、调用D步建立的晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库，k＝α(U)，计算出测试区域的声弹性 系数k_c，k_c＝α(U_c)

E6、采集待测焊件的测试区域的临界折射纵波速度v_c，并根据超声波收发换能器间的距离L，得到临 界折射纵波在测试区域的传播时间t_c＝L/v_c；

E7、根据E4步得到的测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传播时间t_c0、E5步得到的测试区域 的声弹性系数k_c和E6步得到的临界折射纵波在测试区域的传播时间t_c，计算待测焊件测试区域的焊接残 余应力σ_c：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

晶粒度是一种重要的材料的微观特性，对材料的声弹性系数和临界折射纵波在所述材料的零应力 样中传播时间影响很大。本发明通过建立晶粒度与纵波信号衰减度的关系数据库U＝f(M)、晶粒度与 临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库和晶粒度与声弹性系数的关系数据库k＝α (U)，从而消除晶粒度对声弹性系数k和临界折射纵波初始传播时间t₀影响，显著提高超声波对焊接 接头残余应力的测试精度。

进一步，本发明所述步骤A1中平行材料轧制或挤压方向切取拉伸样n组的组数n不小于4。

拉伸试样组数小于4，数据量较小，容易受到偶然误差的影响，拉伸样组数n越高，越容易降低 偶然误差影响。

进一步，本发明所述步骤A1中平行材料轧制或挤压方向切取拉伸样n组，每组拉伸样包括的拉 伸样根数r_a不小于3。

每组拉伸样的实验结果最终会被计算成平均值，小于3的数据量同样容易受到偶然误差影响，大 于3的拉伸样可以去掉离散性较大的样，同时保证剩余数据量相对充足。

进一步，本发明所述步骤A2中对N₂-N_n组拉伸样进行不同条件热处理，N₂组拉伸样在温度T_a℃保温 h_a小时中的保温温度T_a℃为所测试拉伸样材料的晶粒长大温度，如铝合金为350-550℃，45号钢大于 1200°。

高于等于晶粒长大温度进行保温，可以相对较快时间保证晶粒长大，提高实验效率。

进一步，本发明所述步骤A2中对N₂-N_n组拉伸样进行不同条件热处理，N₂组拉伸样在温度T_a℃ 保温h_a小时中的保温时间h_a小时的保温小时数h_a为能够保证N₂组拉伸样得到均匀晶粒度所需的时间， 铝合金为0.2-0.5h。。

拉伸样具有一定厚度，保温时间太短容易造成拉伸样内外部晶粒度差异较大，足够的保温时间h_a使拉伸样内外部晶粒度相对一致。

进一步，本发明所述步骤A2中相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数Δh_a为能够保证相邻两组 拉伸样间存在10-30％的晶粒度差异的时间，铝合金为0.2-0.3h。

相邻拉伸样之间的晶粒度太小，实验的测试的结果有可能会被偶然因素覆盖，10-30％的较高晶粒 度差异足以避免偶然因素对实验结果影响。

进一步，本发明所述步骤B2中验证晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U＝f(M)是否 有效设置的误差值δ₁％为5-10％。

U＝f(M)关系数据库将用于后期对超声波应力测试的修正，如果关系数据库存在较大误差，会 降低修正效果的可靠性，5-10％的误差为目前通过衰减度表征晶粒度较低的表征误差。

进一步，本发明所述步骤C2中验证晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间t₀的关系数 据库是否有效设置的误差值δ₂％为5-10％。

关系数据库将用于后期对超声波应力测试的修正，如果关系数据库存在较大误差，会降低 修正效果的可靠性，5-10％的误差相对较小不会降低修正结果的可靠性。

进一步，本发明所述步骤D2中验证晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库k＝α(U)是否有效设置 的误差值δ₃％为5-15％。

k＝α(U)关系数据库将用于后期对超声波应力测试的修正，如果关系数据库存在较大误差，会降低修 正效果的可靠性，5-15％的误差相对较小不会降低修正结果的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例一验证试验中测试区域的分布示意图

图2为本发明实施例一验证试验的测试结果对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技 术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明的一种具体实施方式是：一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方法，其步骤如下：

A、准备晶粒度测试样

A1、平行材料轧制或挤压方向切取拉伸样n组，记为N₁组，N₂组…N_n-1组，N_n组，每组拉伸样包括 相同拉伸样r_a根；

A2、对N1组拉伸样不做任何处理，对N₂-N_n组拉伸样进行不同条件热处理、同一组中的拉伸样热处 理条件相同，具体的热处理条件是：N₂组拉伸样在温度T_a℃保温h_a小时，N₃组拉伸样在温度T_a℃保温h_a+ Δh_a小时……N_n-1组拉伸样在温度T_a℃保温h_a+Δh_a(n-1-2)小时，N_n组拉伸样在温度T_a℃保温h_a+Δh_a(n-2)小时，即得到N₁-N_n组晶粒度测试样，其中Δh_a为相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数；N₂-N_n组晶粒度测试样经过热处理，可认为是零应力状态；

A3、对N₁-N_n组晶粒度测试样进行金相处理，通过显微镜或电子背散射衍射计算出经过金相处理的 N₁-N_n组各组中所有晶粒度测试样的晶粒度，并分别取N₁-N_n组各组中所有晶粒度测试样的晶粒度平均值， 分别记为U₁，U₂，U₃……U_n-1，U_n；

B、建立晶粒度与纵波信号衰减度的关系数据库

B1、使用纵波平探头对N₁-N_n组各组中所有晶粒度测试样分别进行衰减度测试，计算出N₁-N_n组各组 中所有晶粒度测试样的纵波信号衰减度平均值，分别记为M₁，M₂，M₃……M_n-1，M_n；

B2、根据N₂-N_n组各组晶粒度测试样的纵波信号的衰减度平均值(M₂，M₃……M_n-1，M_n)，与 N₂-N_n组各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U₂，U₃……U_n-1，U_n)，利用最小二乘法建立晶粒度U与 纵波信号衰减度M的关系数据库，U＝f(M)；将N₁组所有晶粒度测试样的纵波信号衰减度平均值 M₁带入U＝f(M)，算出N₁组晶粒度测试样的晶粒度计算值U₁’；将N₁组晶粒度测试样的晶粒度计算 值U₁’与A13得到的N₁组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值U₁进行对比，如果误差在δ₁％以内，符 合要求，所建立的晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U＝f(M)有效；如果误差大于δ₁％， 重新按照A1-A3准备晶粒度测试样品，并按照B1-B2建立晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据 库，直到满足误差要求；

C、建立晶粒度与临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库

C1、分别对N₁-N_n组各组中所有晶粒度测试样进行临界折射纵波速度采集，得到临界折射纵波在 N₁-N_n组各组晶粒度测试样的平均传播速度，记为V₁₀，V₂₀，V₃₀……V_(n-1)0，V_n0，并根据超声波收 发换能器间的距离L，计算出临界折射纵波在N₁-N_n组各组晶粒度测试样的平均传播时间，即为临界 折射纵波在不同晶粒尺寸的零应力晶粒度测试样中的平均传播时间，记为T₁₀，T₂₀，T₃₀……T_(n-1)0， T_n0；

C2、根据临界折射纵波在N₂-N_n组各组晶粒度测试样的平均传播时间(T₂₀，T₃₀……T_(n-1)0，T_n0)， 与N₂-N_n组各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U₂，U₃……U_n-1，U_n)，利用最小二乘法建立晶粒度U 与临界折射纵波在零应力样中传播时间t₀的关系数据库，将N₁组所有晶粒度测试样的晶 粒度平均值U₁带入算出临界折射纵波在N₁组晶粒度测试样的传播时间计算值T₁₀’；将临 界折射纵波在N₁组晶粒度测试样的传播时间计算值T₁₀’与临界折射纵波在N₁组晶粒度测试样的实际 平均传播时间T₁₀进行对比，如果误差在δ₂％以内，符合要求，所建立的晶粒度U与临界折射纵波在 零应力样中传播时间t₀的关系数据库有效；如果误差大于δ₂％，重新按照A1-A3准备晶粒 度测试样品，并按照C1-C2建立晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间t₀的关系数据库， 直到满足误差要求；

D、建立晶粒度与声弹性系数的关系数据库

D1、分别对N₁-N_n组各组中所有晶粒度测试样进行声弹性系数拉伸标定，得到N₁-N_n组各组晶粒 度测试样的平均声弹性系数，记为K₁，K₂，K₃……K_n-1，K_n；

D2、根据N₂-N_n组各组晶粒度测试样的平均声弹性系数(K₂，K₃……K_n-1，K_n)，与N₂-N_n组各组 晶粒度测试样的晶粒度平均值(U₂，U₃……U_n-1，U_n)，利用最小二乘法建立晶粒度U与声弹性系数k 的关系数据库，k＝α(U)，将N₁组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值U₁带入k＝α(U)，算出N₁组晶 粒度测试样的声弹性系数计算值K₁’，将N₁组晶粒度测试样的声弹性系数计算值K₁’与N₁组晶粒度测 试样的实际平均声弹性系数K₁进行对比，如果误差在δ₃％以内，符合要求，所建立的晶粒度U与声 弹性系数k的关系数据库k＝α(U)有效；如果误差大于δ₃％，重新按照A1-A3准备晶粒度测试样品，并 按照D1-D2建立晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库，直到满足误差要求；

E、测试待测焊件焊接接头的焊接残余应力

E1、布置待测焊件的超声波残余应力测试区域，所述测试区域包括焊缝区域、热影响区域和母材区域。

E2、使用纵波平探头对待测焊件的测试区域进行衰减度测试，计算出测试区域的纵波信号衰减度，记 为M_c；

E3、调用B步建立的晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库，U＝f(M)，计算出测试区域的晶 粒度计算值U_c，U_c＝f(M_c)；

E4、调用C步建立的晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间t₀的关系数据库，计算出测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传播时间t_c0，

E5、调用D步建立的晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库，k＝α(U)，计算出测试区域的声弹性 系数k_c，k_c＝α(U_c)

E6、采集待测焊件的测试区域的临界折射纵波速度v_c，并根据超声波收发换能器间的距离L，得到临 界折射纵波在测试区域的传播时间t_c＝L/v_c；

E7、根据E4步得到的测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传播时间t_c0、E5步得到的测试区域 的声弹性系数k_c和E6步得到的临界折射纵波在测试区域的传播时间t_c，计算待测焊件测试区域的焊接残 余应力σ_c：

本例中所述步骤A1中平行材料轧制或挤压方向切取拉伸样n组的组数n为6。所述步骤A1中平行材 料轧制或挤压方向切取拉伸样n组，每组拉伸样包括的拉伸样根数r_a为5。所述步骤A2中对N₂-N_n组拉伸 样进行不同条件热处理，N₂组拉伸样在温度T_a℃保温h_a小时中的保温温度T_a℃为所测试拉伸样材料的晶 粒长大温度。所述步骤A2中对N₂-N_n组拉伸样进行不同条件热处理，N₂组拉伸样在温度T_a℃保温h_a小时 中的保温时间h_a小时的保温小时数h_a为能够保证N₂组拉伸样得到均匀晶粒度所需的时间。所述步骤A2 中相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数Δh_a为能够保证相邻两组拉伸样间存在20％的晶粒度差异的时 间。所述步骤B2中验证晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U＝f(M)是否有效设置的误差值δ₁％ 为7％。所述步骤C2中验证晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间t₀的关系数据库是 否有效设置的误差值δ₂％为8％。所述步骤D2中验证晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库k＝α(U)是 否有效设置的误差值δ₃％为10％。

本发明的使用效果可以通过以下试验得到验证和说明：

选取材料为铝合金A7N01S-T5，按照本实施例建立晶粒度与纵波信号衰减度的关系数据库、晶粒度与 临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库、晶粒度与声弹性系数的关系数据库。在所述A2中对 N₂-N_n组拉伸样进行不同条件热处理，N₂组拉伸样在温度350℃保温0.25小时，所述步骤A2中相邻 两组拉伸样保温时间相差的小时数Δh_a为0.25小时。

选取铝合金A7N01S-T5，尺寸为700*250mm的相同的两块焊接试板(所有的焊接参数均相同)， 按照图1在两块焊接试板上布置测试区域，所述测试区域包括焊缝区域A、热影响区域B和母材区域 C。图中，黑点s1为超声波残余应力测试区域中心，圆圈s2表示盲孔法残余应力测试区域中心，图 的右侧为局部放大部分。对其中一块焊接试板，先用传统的超声波残余应力测试法测试焊接试板上各 个超声波残余应力测试区域中心s1的残余应力(图2中标识为单LCR波测试)，再用本实施例方法限 测试各个超声波残余应力测试区域中心s1的残余应力(图2中标识为晶粒度修正)。对另一块焊接试 板，用盲孔法测试盲孔法残余应力测试区域中心s2的残余应力(图2中标识为盲孔法测试)。测试结 果如图2所示，传统的超声波残余应力测试法得到的在焊缝区域、热影响区域的测试结果与盲孔法具 有非常大的差异，在远离焊缝的母材区域测试结果差异性较小，这是由于传统的超声波残余应力测试 法在计算残余应力时，采用母材的声弹性系数和超声波零应力样中传播时间，而焊缝区域和热影响区 域与母材区域之间的晶粒度存在非常大的差异性。而使用本实施例的测试方法，得到的焊缝区域、热 影响区域以及母材区域的残余应力测试结果，均与盲孔法的差异性较小，这是由于本发明方法在计算 残余应力时，采用的声弹性系数和超声波零应力样中传播时间是根据晶粒度而定，有效修正了焊缝区 域、热影响区域和母材区域的晶粒度对声弹性系数，超声波在零应力样中传播时间所产生的巨大误差， 可显著提高超声波对焊接接头残余应力的测试精度。

实施例二

本实施例的超声波残余应力测试方法与实施例一基本相同，仅仅是步骤中参数的选择不同，本实 施例中各个步骤参数的选择如下：

本例中所述步骤A1中平行材料轧制或挤压方向切取拉伸样n组的组数n为5。所述步骤A1中平 行材料轧制或挤压方向切取拉伸样n组，每组拉伸样包括的拉伸样根数r_a为4。所述步骤A2中对N₂-N_n组拉伸样进行不同条件热处理，N₂组拉伸样在温度T_a℃保温h_a小时中的保温温度T_a℃为所测试拉伸 样材料的晶粒长大温度。所述步骤A2中对N₂-N_n组拉伸样进行不同条件热处理，N₂组拉伸样在温度 T_a℃保温h_a小时中的保温时间h_a小时的保温小时数h_a为能够保证N₂组拉伸样得到均匀晶粒度所需的 时间。所述步骤A2中相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数Δh_a为能够保证相邻两组拉伸样间存在 10％的晶粒度差异的时间。所述步骤B2中验证晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U＝f(M) 是否有效设置的误差值δ₁％为5％。所述步骤C2中验证晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时 间t₀的关系数据库是否有效设置的误差值δ₂％为5％。所述步骤D2中验证晶粒度U与声弹 性系数k的关系数据库k＝α(U)是否有效设置的误差值δ₃％为5％。

实施例三

本实施例的超声波残余应力测试方法与实施例一基本相同，仅仅是步骤中参数的选择不同，本实施例 中各个步骤参数的选择如下：

本例中所述步骤A1中平行材料轧制或挤压方向切取拉伸样n组的组数n为4。所述步骤A1中平行材 料轧制或挤压方向切取拉伸样n组，每组拉伸样包括的拉伸样根数r_a为3。所述步骤A2中对N₂-N_n组拉伸 样进行不同条件热处理，N₂组拉伸样在温度T_a℃保温h_a小时中的保温温度T_a℃为所测试拉伸样材料的晶 粒长大温度。所述步骤A2中对N₂-N_n组拉伸样进行不同条件热处理，N₂组拉伸样在温度T_a℃保温h_a小时 中的保温时间h_a小时的保温小时数h_a为能够保证N₂组拉伸样得到均匀晶粒度所需的时间。所述步骤A2 中相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数Δh_a为能够保证相邻两组拉伸样间存在30％的晶粒度差异的时 间。所述步骤B2中验证晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U＝f(M)是否有效设置的误差值δ₁％ 为10％。所述步骤C2中验证晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间t₀的关系数据库是否有效设置的误差值δ₂％为10％。所述步骤D2中验证晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库k＝α(U) 是否有效设置的误差值δ₃％为15％。