一、工作簡況

1.任務(wù)來源

本標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)委員會（以下簡稱：

CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會）無損檢測技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域委員會審查，

CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會批準(zhǔn)《無損檢測焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)

控方法》立項，標(biāo)準(zhǔn)項目歸口管理委員會為CSTM/FC94無損

檢測技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域委員會，標(biāo)準(zhǔn)計劃編號為CSTMLX9400

00680-2021，由中國特種設(shè)備檢測研究院牽頭承擔(dān)《無損檢

測焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法》團體標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。

2.標(biāo)準(zhǔn)制定的背景和目的

針對目前國家重大建設(shè)與制造項目焊接殘余應(yīng)力導(dǎo)致

焊接構(gòu)件變形、開裂的問題，例如大尺度風(fēng)洞焊接建造過程

中駐室等重要結(jié)構(gòu)焊縫變形、鋼構(gòu)大橋連接焊縫應(yīng)力集中、

大型火箭殼體焊接完成后變形超差等現(xiàn)象，急需對構(gòu)件在焊

接時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力進行調(diào)控消減，利用高能超聲波通過接

觸方式進入焊接材料內(nèi)部，可以實現(xiàn)無損地消減和均化焊接

構(gòu)件表面及內(nèi)部的殘余應(yīng)力。隨著工業(yè)與基建的發(fā)展，對于

焊接構(gòu)件開裂與變形控制需求越加迫切，非常有必要制定該

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法。

該方法屬于創(chuàng)新研究和技術(shù)，目前還沒有相關(guān)的國內(nèi)外

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范高能聲束調(diào)控焊接殘余應(yīng)力方法的使用過程。該標(biāo)

準(zhǔn)將用于所有領(lǐng)域的焊接殘余應(yīng)力調(diào)控與均化，社會意義重

大，應(yīng)用前景及其廣泛，特別建議制定此項國家標(biāo)準(zhǔn)。

3.工作主要過程

按照中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)委員會標(biāo)準(zhǔn)制修訂程序

的要求，《無損檢測焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法》團體

標(biāo)準(zhǔn)的編制完成了以下工作：

（1）起草階段：

CSTM/FC94無損檢測技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域委員會成立之后，

積極開展各項標(biāo)準(zhǔn)制定工作，為保證后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范性，針

對《無損檢測焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法》組建成立

了標(biāo)準(zhǔn)起草工作組，確定了標(biāo)準(zhǔn)編寫原則和分工，提出標(biāo)準(zhǔn)

編制進度安排。

4.主要參加單位及工作組成員

主要參加單位包括：北京理工大學(xué)、中國兵器科學(xué)研究

院寧波分院、內(nèi)蒙古第一機械集團股份有限公司、上汽大眾

汽車有限公司。

工作組成員包括：徐春廣、尹鵬、張文君、李文凱、盧

鈺仁、李培祿、栗雙怡、宋文淵、潘勤學(xué)、肖定國、馬永江、

趙文政、靳聰、楊光璨、陳常宏、李涔誠、李德志。

二、標(biāo)準(zhǔn)化對象簡要情況及制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

1.標(biāo)準(zhǔn)化對象簡要情況

本標(biāo)準(zhǔn)為旨在規(guī)范本領(lǐng)域內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)的制修訂和發(fā)布。

2.制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

（1）制修訂標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)或理由

依據(jù)中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)制修訂管理細則、中關(guān)村

材料試驗聯(lián)盟團體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法（試行）制定本標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范

本領(lǐng)域內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)的制修訂和發(fā)布。

（2）制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

本標(biāo)準(zhǔn)編制遵循經(jīng)濟社會發(fā)展需求原則、技術(shù)先進和經(jīng)

濟合理原則、適應(yīng)貿(mào)易全球化需求原則、維護公眾利益原則、

協(xié)商一致原則、廣泛參與和公開透明原則。

本標(biāo)準(zhǔn)在結(jié)構(gòu)編寫和內(nèi)容編排等方面依據(jù)GB/T

1.1—2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》

進行編寫。

三、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn)的情況

無。

四、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了通過直接接觸的方式，使用具有一定方向

性的高能聲束（固體中的彈性波束）對焊接材料表面和內(nèi)部

的殘余應(yīng)力進行控制的原理、系統(tǒng)要求、試驗裝置、試驗程

序、結(jié)果評定和試驗報告。

本標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容及相關(guān)說明如下：

1）范圍

本文件規(guī)定了通過高能超聲激勵器與焊接構(gòu)件直接貼

合的方式，在焊接過程中或者焊接完成后，使用具有一定能

量和方向性的聲束（固體中的彈性波束）對焊接構(gòu)件表面和

內(nèi)部的殘余應(yīng)力進行控制的方法。

本文件適用于透聲的金屬材料焊接殘余應(yīng)力的消減和

均化，以及透聲的金屬材料在焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力的消減

和均化。其它透聲材料焊接構(gòu)件表面和內(nèi)部殘余應(yīng)力的控制

也可參照采用。

2）規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文

件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對

應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本

（包括所有的修改單）適用于本文件。

3）術(shù)語和定義

包括、聲束控制、激勵器、激勵器夾持工裝、激勵頭、

耦合劑。

4）人員要求

殘余應(yīng)力超聲消減的操作及消減效果檢驗人員應(yīng)符合

相關(guān)規(guī)定。殘余應(yīng)力超聲消減設(shè)備維護和操作人員應(yīng)經(jīng)專業(yè)

培訓(xùn)，取得操作資格證（上崗證）方可接觸殘余應(yīng)力超聲消

減設(shè)備。

5）原理

包括：基本原理、調(diào)控方式。

6）儀器和設(shè)備

包括：系統(tǒng)構(gòu)成、超聲信號發(fā)生器、功率放大器、超聲

激勵器、夾持與固定裝置、激勵器頭的材料和結(jié)構(gòu)、耦合劑。

7）工作流程

包括：工作前的準(zhǔn)備和應(yīng)力調(diào)控。

工作前的準(zhǔn)備包括被消減工件的處理，選擇換能器及位

置要求，應(yīng)力消減系統(tǒng)的連接要求；應(yīng)力調(diào)控包括高能聲束

消減參數(shù)設(shè)定要求，超聲頻率、功率和消減時間設(shè)定要求，

工作狀態(tài)調(diào)控要求，調(diào)控結(jié)束要求。

8）高能聲束調(diào)控效果評估

包括評價方法及評判標(biāo)準(zhǔn)。

9）調(diào)控報告

規(guī)定了對調(diào)控記錄、調(diào)控報告的基本要素的要求。

五、主要試驗（或驗證）結(jié)果的分析、綜述報告、技術(shù)經(jīng)濟

論證，預(yù)期的經(jīng)濟效果等

實驗?zāi)康模篞345R材料焊接殘余應(yīng)力消除驗證

實驗方案：

焊接完成后，將調(diào)控裝置的工裝與激勵器放置于“T”

型焊縫附近表面區(qū)域，對激勵器進行固定約束，然后按照一

定的間隔均勻布置高能聲束激勵器，如圖1所示。調(diào)控流程

如圖2所示，調(diào)控完成后，利用殘余應(yīng)力超聲檢測儀進行應(yīng)

力檢測。

圖1“T”型焊縫殘余應(yīng)力調(diào)控現(xiàn)場

圖2殘余應(yīng)力消減流程框圖

實驗結(jié)果：

在焊接完成后和高能聲束調(diào)控后，對焊縫上下兩側(cè)區(qū)域

的應(yīng)力檢測，應(yīng)力曲線分布圖如下圖3所示，檢測應(yīng)力均為

拉應(yīng)力。

焊接后，焊縫上下兩側(cè)應(yīng)力值分布在70-110MPa，其中

上側(cè)最小應(yīng)力值為72Mpa，下側(cè)最小應(yīng)力值為79MPa。

高能聲束調(diào)控后，焊縫上下兩側(cè)應(yīng)力值均分布在

60-78MPa，其中上側(cè)最小應(yīng)力值均為63Mpa，下側(cè)最小應(yīng)力

值均為61Mpa。應(yīng)力值顯示焊縫上下兩側(cè)均沒有超過0.3σS

（94.5MPa）的點位。

圖3高能聲束調(diào)控前后應(yīng)力分布對比圖

以“T”型焊縫為研究對象，利用高能聲束調(diào)控方法調(diào)

控焊縫的焊接應(yīng)力，基于高能聲束調(diào)控方法的“T”型焊縫，

其焊接平均應(yīng)力消減率達到28.329%，基于高能聲束調(diào)控方

法的“T”型焊縫的平均應(yīng)力均化率分別為39.61%.

六、與有關(guān)的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強制性標(biāo)準(zhǔn)

的關(guān)系

無。

七、對征求意見及重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

該標(biāo)準(zhǔn)的編制過程中，無重大分歧意見。

八、標(biāo)準(zhǔn)水平建議，預(yù)期的社會經(jīng)濟效果。

目前，國內(nèi)外焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法的應(yīng)用正

在發(fā)展，但尚無任何標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，沒有相關(guān)的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)可

供借鑒，為進一步規(guī)范焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控方法的廣

泛應(yīng)用，提供相關(guān)調(diào)控技術(shù)的指導(dǎo)，特制定本標(biāo)準(zhǔn)。

目前北京理工大學(xué)在國際上領(lǐng)先此項技術(shù)研究，自主研

發(fā)的焊接殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控系統(tǒng)已經(jīng)逐步在各行業(yè)和

領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，隨著焊接工藝與裝備的發(fā)展，焊接殘余

應(yīng)力調(diào)控的迫切需求在與日