鎳基合金盲孔法殘余應力檢測技術(shù)

鎳合金因其優(yōu)良的抗腐蝕能力被廣泛應用于核電站設施建設中。然而，近年來，核電站驅(qū)動棒管座經(jīng)常發(fā)生因應力腐蝕裂紋出現(xiàn)泄漏事故，這使得人們越來越關(guān)注鎳合金焊接殘余應力的分布及影響。本次采用盲孔法對鎳合金進行殘余應力檢測，并對其分布及影響因素進行分析和研究。確定Inconel 690合適的孔片配合，標定了A、B系數(shù)，并用所選定的孔片配合與標定系數(shù)實際測量Inconel 690的堆焊試板。

Inconel 690孔片配合的確定

Inconel 690的加工硬化指數(shù)高于低合金鋼，對適合于低合金鋼的孔片配合，在無應力690試板上測得的切削應變就比同樣無應力低合金試板上測得的切削應變高。使用低合金鋼的孔片配合在無應力的Inconel 690試板上測得的切削應變值。從數(shù)據(jù)上可以看出，Inconel 690的切削應變值達到-200*10^-6以上，測量的切削應變值變化較大。而Inconel 690的屈服強度為410MPa左右，使用低合金鋼的孔片配合測量出的Inconel 690的切削應變值，對盲孔法測量結(jié)果的影響是比較大的。

采用聚航科技的JHMK殘余應力測試系統(tǒng)，由JHYC靜態(tài)應變儀和JHZK殘余應力鉆孔裝置。軟件式操作，自動實時計算殘余應力，并顯示和保存應力應變數(shù)值，測量結(jié)果準確，精度高。

從三向應變隨孔徑變化曲線和切削應變與孔徑變化曲線可看出，對于同一種應變片，切削應變是隨著孔徑的增大而增大?？讖綖?/span>2.4mm和2.6mm的三向應變值最為均勻，考慮到孔徑為2.6mm的鉆頭切削應變?yōu)?80*10^-6左右，大于孔徑為2.4mm的鉆頭切削應變。因此，選用的孔片配合為：Φ2.4mm的鉆頭，測得的切削應變值為-60*10^-6。

盲孔法A和B系數(shù)的標定

采用上述所選孔片配合，采用有應力標定的方法對Inconel 690進行A和B系數(shù)標定，外加應力由三角彎曲加載方式獲得，鉆孔深度采用船標CB3395-92中推薦深度1.2d，A=-0.3659*10^-6mm²/N、 B=-0.5579*10^-6mm²/N。

盲孔法殘余應力檢測實際應用

選用核電中應用較廣泛的堆焊結(jié)構(gòu)做為測試試件，進行盲孔法殘余應力檢測。測試位置距試板兩側(cè)30mm，距試板邊界35mm，相鄰兩測試點之間的距離同樣為30mm。測試點全部在堆焊層上選取。

從殘余應力分布數(shù)據(jù)可以看出，測試點焊接殘余應力主應力的最大值為302MPa，平均值為287MPa，均方差為21MPa，約為平均值的7.3%。堆焊試板中部的焊接殘余應力值變化較為平穩(wěn)。

結(jié)論

1. 試驗結(jié)果證明，采用盲孔法對鎳基合金進行殘余應力檢測是可行的，且鉆孔直徑越大，切削應變值越大。

2. 盲孔法檢測鎳基合金焊接殘余應力適合的孔片配合為：直徑為2.4mm的鉆頭。

3. 使用有應力標定方法標定Inconel 690的A和B系數(shù)值為：A=-0.3659*10^-6mm²/N、 B=-0.5579*10^-6mm²/N