GB/T33210-20251無損檢測基于逆磁致伸縮效應(yīng)的殘余應(yīng)力檢測方法1范圍本文件描述了基于逆磁致伸縮效應(yīng)的鐵磁性材料表面殘余應(yīng)力的檢測方法。本文件適用于鐵磁性結(jié)構(gòu)件的表面殘余應(yīng)力檢測（例如特種設(shè)備、交通、能源等領(lǐng)域的鐵磁性結(jié)構(gòu)件）。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(duì)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。GB/T12604.6無損檢測術(shù)語渦流檢測GB/T20737無損檢測通用術(shù)語和定義3術(shù)語和定義GB/T12604.6和GB/T20737界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1靈敏度sensitivity檢測儀器在單位應(yīng)力作用下的輸出電壓或電流值。注：單位為毫伏每兆帕（mV/MPa）或毫安每兆帕（mA/MPa）。3.2極pole檢測傳感器中繞制激勵(lì)線圈和檢測線圈的爪部分。注：如U型的二極傳感器、四極傳感器和九極傳感器等。3.3剪應(yīng)力差法sheardifferencemethod通過基于逆磁致伸縮效應(yīng)的測量方法直接獲得主應(yīng)力差和主應(yīng)力方向，利用彈性力學(xué)的平衡方程，確定出一點(diǎn)平面應(yīng)力狀態(tài)的各個(gè)應(yīng)力分量的分析方法。注：剪應(yīng)力差法是二維平面應(yīng)力分析中主應(yīng)力分離常用的計(jì)算方法。4檢測原理鐵磁性材料內(nèi)部存在殘余應(yīng)力時(shí)，由于逆磁致伸縮效應(yīng)，殘余應(yīng)力會(huì)在結(jié)構(gòu)件中產(chǎn)生磁特性（表現(xiàn)為磁導(dǎo)率或磁阻）的變化，進(jìn)而通過測量表面磁感應(yīng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)件內(nèi)殘余應(yīng)力的檢測?；谀娲胖律炜s效應(yīng)的殘余應(yīng)力檢測原理見圖1。GB/T33210-20252標(biāo)引序號(hào)說明：1-磁芯；2-激勵(lì)線圈；3-檢測線圈；4-被檢工件；5-空氣隙。圖1基于逆磁致伸縮效應(yīng)的殘余應(yīng)力檢測原理在進(jìn)行檢測時(shí)，首先向激勵(lì)線圈通入正弦電壓（E)，激勵(lì)電流(Ie)產(chǎn),生的磁通（Φ）經(jīng)激勵(lì)極、激勵(lì)極空氣隙、被檢鐵磁性材料、檢測極空氣隙和檢測極后回到激勵(lì)極，構(gòu)成閉合回路。在該回路中，被檢工件中存在殘余應(yīng)力時(shí)，所對(duì)應(yīng)的磁阻發(fā)生變化，回路磁通量（Φ）也發(fā)生變化，進(jìn)而引起檢測線圈中感應(yīng)電壓發(fā)生改變，與該處的主應(yīng)力差(σ1式中：σ1-最大主應(yīng)力，單位為兆帕（MPa)；σ2-最小主應(yīng)力，單位為兆帕（MPa)；V0-四極或九極傳感器與X軸成0°時(shí)的差分輸出電壓，單位為微伏V45-四極或九極傳感器與X軸成45°時(shí)的差分輸出電壓，單位為微伏K-電壓式儀器靈敏度，單位為微伏每兆帕(μV/MPa)。感應(yīng)電壓與主應(yīng)力方向角的關(guān)系，見公式（2)：θ=-1式中：θ-主應(yīng)力方向角，單位為度（°)；V0-四極或九極傳感器與X軸成0°時(shí)的差分輸出電壓，單位為微伏V45-四極或九極傳感器與X軸成45°時(shí)的差分輸出電壓，單位為微伏主應(yīng)力差與電流差、差分電壓的關(guān)系見附錄A。再利用剪應(yīng)力差法對(duì)主應(yīng)力差(σ1-σ2)進(jìn)行分離計(jì)算，得到主應(yīng)力5安全要求使用本文件的用戶應(yīng)在檢測前建立安全準(zhǔn)則。檢測過程中應(yīng)至少符合以下安全要求：GB/T33210-20253a）在實(shí)施檢測前，對(duì)檢測過程中傷害檢測人員的各種危險(xiǎn)源加以辨識(shí)，并對(duì)檢測人員進(jìn)行培訓(xùn)和采取必要的保護(hù)措施；b）檢測人員遵守被檢構(gòu)件現(xiàn)場的安全要求，根據(jù)檢測地點(diǎn)的要求穿戴防護(hù)工作服和佩戴有關(guān)防護(hù)設(shè)備；c）若有要求，使用的電子儀器具有防爆功能；d）在封閉空間內(nèi)進(jìn)行操作時(shí)，辨識(shí)氧氣含量等相應(yīng)因素，采取必要的保護(hù)措施；e）在高空進(jìn)行操作時(shí)，辨識(shí)人員、檢測設(shè)備器材墜落等因素，采取必要的保護(hù)措施；f）在極端環(huán)境下進(jìn)行操作時(shí)，如低溫、高溫等條件下，辨識(shí)人員凍傷、燙傷、中暑等因素，采取必要的保護(hù)措施；g）檢測前，辨識(shí)存在的強(qiáng)磁干擾，對(duì)可能受影響的設(shè)備、人員做好防護(hù)。6通用檢測工藝規(guī)程從事基于逆磁致伸縮效應(yīng)的殘余應(yīng)力檢測的單位應(yīng)按本文件的要求制定通用檢測工藝規(guī)程，其內(nèi)容應(yīng)至少包括：a）適用范圍；b）引用標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)；c）檢測儀器設(shè)備，如傳感器、信號(hào)線、電纜線、儀器主機(jī)、檢測數(shù)據(jù)采集和分析軟件等；d）被檢構(gòu)件的信息，如幾何形狀與尺寸、材質(zhì)等；e）檢測覆蓋范圍及檢測儀器參數(shù)設(shè)置；f)被檢構(gòu)件表面狀態(tài)；g）檢測時(shí)機(jī)；h）檢測過程和數(shù)據(jù)分析解釋；i）檢測結(jié)果的評(píng)定；j）檢測記錄、報(bào)告和資料存檔；k）工藝規(guī)程的編制、審核和批準(zhǔn)人員；1）編制日期。7檢測系統(tǒng)7.1檢測系統(tǒng)構(gòu)成基于逆磁致伸縮效應(yīng)的殘余應(yīng)力檢測系統(tǒng)構(gòu)成見圖2。根據(jù)被檢構(gòu)件的材料特性，選擇靈敏度和激勵(lì)信號(hào)頻率；計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)算結(jié)果控制信號(hào)發(fā)生單元，產(chǎn)生所需頻率的電磁信號(hào)，經(jīng)功率放大單元放大后驅(qū)動(dòng)激勵(lì)線圈施加磁場，并在被檢構(gòu)件表面形成閉合磁路；檢測線圈檢測到被檢構(gòu)件中殘余應(yīng)力引起的磁特性變化，產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)；信號(hào)放大器將信號(hào)采集單元接收到的信號(hào)放大后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)分析處理后，得到殘余應(yīng)力大小和方向的檢測結(jié)果。GB/T33210-20254圖2基于逆磁致伸縮效應(yīng)的殘余應(yīng)力檢測系統(tǒng)構(gòu)成7.2傳感器7.2.1傳感器分類7.2.1.1按傳感器極的數(shù)量，傳感器分為以下類型：-二極傳感器；-三極傳感器；-四極傳感器；-九極傳感器。7.2.1.2按傳感器輸出信號(hào)，傳感器分為以下類型：-電流式；-感應(yīng)電壓式。7.2.2傳感器選擇選擇傳感器應(yīng)辨識(shí)：-被檢構(gòu)件的材料特性，如是否導(dǎo)電或?qū)Т牛?被檢構(gòu)件的幾何尺寸，如管材、板材、棒材、型材；-被檢構(gòu)件的外部狀況，如表面可接近狀況、包覆層材料；-被檢構(gòu)件的環(huán)境狀況，如溫度、強(qiáng)磁場。7.3檢測儀7.3.1總體要求檢測儀應(yīng)包含激勵(lì)單元、信號(hào)處理單元、上位機(jī)（計(jì)算機(jī)）、信號(hào)采集與分析軟件。檢測儀應(yīng)滿足以下要求：-激勵(lì)信號(hào)的頻率、幅值可調(diào)；-數(shù)據(jù)采集頻率不低于激勵(lì)信號(hào)最高頻率的10倍，與信號(hào)激勵(lì)具有同步功能；-根據(jù)被檢構(gòu)件材料特性，給出標(biāo)定曲線和靈敏度；-檢測信號(hào)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，以備后續(xù)處理和分析；--具有繪制和存儲(chǔ)殘余應(yīng)力大小和方向的功能。7.3.2檢測儀的組成單元7.3.2.1激勵(lì)單元激勵(lì)單元的功能主要是產(chǎn)生相應(yīng)的激勵(lì)信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)激勵(lì)線圈產(chǎn)生交變磁場，在被檢構(gòu)件中激發(fā)GB/T33210-20255出相應(yīng)的磁場變化。應(yīng)根據(jù)被檢構(gòu)件狀況和傳感器類型選擇合適的激勵(lì)單元。7.3.2.2信號(hào)處理單元信號(hào)處理單元能將傳感器接收到的信號(hào)進(jìn)行放大等調(diào)理，輸入到計(jì)算機(jī)。信號(hào)處理單元包括信號(hào)采樣單元信號(hào)和放大器。信號(hào)采樣單元能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸入到計(jì)算機(jī)。信號(hào)采樣單元的采樣頻率應(yīng)至少大于激勵(lì)頻率的10倍。信號(hào)放大器能放大來自傳感器的信號(hào)，同時(shí)采用帶通濾波器去除干擾噪聲。信號(hào)處理單元應(yīng)與傳感器、激勵(lì)單元和檢測目的相匹配。7.3.2.3信號(hào)采集與分析基于逆磁致伸縮效應(yīng)的殘余應(yīng)力檢測信號(hào)采集與分析軟件應(yīng)至少具備以下功能：-信號(hào)采集；-信號(hào)存儲(chǔ)；-信號(hào)分析；-信號(hào)回放。7.3.3檢測儀的性能7.3.3.1靈敏度輸出信號(hào)為電流的檢測儀對(duì)殘余應(yīng)力的靈敏度不應(yīng)小于10μA/MPa。輸出信號(hào)為感應(yīng)電壓的檢測儀對(duì)殘余應(yīng)力的靈敏度不應(yīng)小于100μV/MPa。7.3.3.2重復(fù)誤差測量得到的主應(yīng)力差和主應(yīng)力方向角重復(fù)誤差應(yīng)分別小于20MPa和7°。計(jì)算得到的主應(yīng)力重復(fù)誤差應(yīng)小于20MPa。7.4標(biāo)定試樣標(biāo)定試樣用于對(duì)檢測儀器靈敏度及其功能進(jìn)行測試。標(biāo)定試樣選用的材質(zhì)與被檢構(gòu)件一致，標(biāo)定試樣的長度、厚度及加工要求見GB/T228.1。7.5檢測設(shè)備的維護(hù)和核查每6個(gè)月對(duì)檢測設(shè)備進(jìn)行周期性維護(hù)和核查，以保證儀器功能。在現(xiàn)場檢測時(shí)，如懷疑設(shè)備的檢測結(jié)果，應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行功能核查和調(diào)整，并記錄每次核查結(jié)果。8檢測程序8.1檢測前的準(zhǔn)備8.1.1資料審查資料審查應(yīng)包括：a）被檢構(gòu)件制造文件資料，如產(chǎn)品合格證、質(zhì)量證明文件、竣工圖等，重點(diǎn)了解其類型、結(jié)構(gòu)特征和材質(zhì)特性等；b）被檢構(gòu)件檢測資料，如歷次檢測報(bào)告；GB/T33210-20256c）被檢構(gòu)件其他資料，如維護(hù)、保養(yǎng)、修理和改造的文件資料等。8.1.2現(xiàn)場勘查在現(xiàn)場勘查時(shí)，應(yīng)找出所有影響檢測結(jié)果的強(qiáng)磁源，宜盡可能設(shè)法排除這些強(qiáng)磁源。8.1.3檢測作業(yè)指導(dǎo)書或工藝卡編制對(duì)于每個(gè)被檢構(gòu)件，根據(jù)使用的儀器和現(xiàn)場實(shí)際情況，按照通用檢測工藝規(guī)程編制被檢構(gòu)件殘余應(yīng)力檢測作業(yè)指導(dǎo)書或工藝卡；確定傳感器型號(hào)和表面條件，畫出被檢構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意圖，確定檢測次序。8.2檢測部位表面處理檢測部位表面處理規(guī)定如下：a）檢測部位表面不應(yīng)存在液體或污垢等固體殘留物以及影響檢測結(jié)果的障礙物；b）條件不允許情況下，可進(jìn)行非接觸測量，可保留厚度小于10mm的涂層、防腐層或保溫層，但宜通過貼相同厚度聚氯乙烯薄膜對(duì)檢測儀器靈敏度進(jìn)行測量和確定。8.3確定靈敏度8.3.1標(biāo)定曲線的繪制標(biāo)定曲線的繪制應(yīng)包括以下內(nèi)容。a）選擇與被檢構(gòu)件材質(zhì)、化學(xué)成分、熱處理狀態(tài)相同的標(biāo)定試樣，確保標(biāo)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。b）對(duì)標(biāo)定試樣施加已知的應(yīng)力值，覆蓋檢測所需的應(yīng)力范圍（通常為0σc）使用檢測系統(tǒng)對(duì)標(biāo)定試樣進(jìn)行多次測量，記錄不同應(yīng)力下傳感器的輸出電流差（ΔI）或電壓差(ΔV)。d）將記錄的數(shù)據(jù)整理成應(yīng)力值與信號(hào)輸出之間的關(guān)系圖，繪制標(biāo)定曲線。通常采用三折線段近似描述標(biāo)定曲線，以適應(yīng)非線性關(guān)系。e）驗(yàn)證標(biāo)定曲線的準(zhǔn)確性，確保不同折線段的擬合度良好，檢測系統(tǒng)能在各應(yīng)力段準(zhǔn)確反映應(yīng)力變化。8.3.2靈敏度的計(jì)算靈敏度的計(jì)算應(yīng)包括以下內(nèi)容：a）根據(jù)標(biāo)定曲線，計(jì)算電流式儀器靈敏度[α(m)]和電壓式儀器靈敏度[K(m)]，其中m=1,2,3，分別對(duì)應(yīng)標(biāo)定曲線的三折線段。電流式儀器靈敏度b）將加載應(yīng)力范圍分為三個(gè)折線段，分別計(jì)算每一段的靈敏度。具體步驟如下：-對(duì)于第一折線段，計(jì)算得到靈敏度α1和-對(duì)于第二折線段，計(jì)算得到靈敏度α2和-對(duì)于第三折線段，計(jì)算得到靈敏度α3和c）通過多次標(biāo)定試驗(yàn)，驗(yàn)證靈敏度的重復(fù)性和可靠性。確保在不同的標(biāo)定試樣和相同的試驗(yàn)條件下，靈敏度的波動(dòng)在5％以內(nèi)。8.4確定激勵(lì)頻率和最佳激勵(lì)電流激勵(lì)電流頻率和大小由以下方式確定。GB/T33210-20257a）根據(jù)測量深度選擇激勵(lì)電流的頻率。激勵(lì)頻率按公式（3）計(jì)算：f=ρ式中：f-激勵(lì)頻率，單位為赫茲（Hz)；ρ-電阻率，單位為歐姆米（Ω·m)；μ-磁導(dǎo)率，單位為亨每米（H/m)；δ-測量深度，單位為米（m）。以鐵磁性材料Q235為例，Q235的電阻率為1.9×10-7Ω?m，磁導(dǎo)率為5.03×1表1激勵(lì)頻率和測量深度關(guān)系表測量深度mm激勵(lì)頻率Hz0.011200000.02301000.0548000.0818800.112030.155350.23010.251930.31340.5481.012b）激勵(lì)電流頻率不變，改變激勵(lì)電流大小，繪制標(biāo)定曲線，根據(jù)靈敏度確定最佳激勵(lì)電流。8.5檢測位置選擇應(yīng)按照以下原則選擇檢測位置。a）根據(jù)被檢構(gòu)件的設(shè)計(jì)和使用情況，選擇應(yīng)力集中較高的區(qū)域作為檢測位置。這些區(qū)域通常包括焊縫、熱影響區(qū)以及其他幾何形狀復(fù)雜或載荷集中的部位。b）根據(jù)被檢構(gòu)件的歷史運(yùn)行記錄和歷次檢驗(yàn)資料，選擇曾經(jīng)出現(xiàn)過缺陷或異常的區(qū)域作為重點(diǎn)檢測位置。8.6檢測實(shí)施8.6.1檢測儀器調(diào)試檢測儀器的調(diào)試包括以下步驟：a）連接傳感器與儀器主機(jī)；b）打開儀器開關(guān)通電，并按儀器制造商規(guī)定的時(shí)間預(yù)熱，使儀器達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)；c）按照被檢構(gòu)件的具體情況和確定的激勵(lì)頻率和激勵(lì)電流大小、靈敏度等設(shè)定儀器的工作參數(shù)；GB/T33210-20258d）對(duì)被檢結(jié)構(gòu)件施加激勵(lì)信號(hào)，測量構(gòu)件的檢測點(diǎn)位產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)；e）進(jìn)一步調(diào)節(jié)儀器工作參數(shù)，使儀器處于良好的工作狀態(tài)。8.6.2檢測過程基于逆磁致伸縮效應(yīng)的殘余應(yīng)力檢測過程包括以下步驟：a）根據(jù)被檢對(duì)象確定x和y方向；b）確定檢測區(qū)域，標(biāo)出檢測點(diǎn)，并按照順序?qū)γ總€(gè)檢測點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)號(hào)；c）從第1個(gè)標(biāo)點(diǎn)開始，逐行逐點(diǎn)進(jìn)行檢測；d）所有點(diǎn)檢測完畢后，對(duì)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)記錄和分析。具體示例見附錄D。實(shí)際檢測時(shí)，如果檢測對(duì)象周圍的磁環(huán)境不穩(wěn)定或存在強(qiáng)磁場源（如電機(jī)、變壓器等），則影響檢測結(jié)果。溫度變化影響材料的磁性，在高溫或低溫環(huán)境下使用時(shí)，應(yīng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。如果被檢對(duì)象表面有涂層、氧化膜或有其他非磁性物質(zhì)覆蓋，當(dāng)覆蓋層厚度超過一定數(shù)值時(shí)，會(huì)屏蔽或扭曲磁場信號(hào)并產(chǎn)生測量誤差。8.6.3檢測信號(hào)分析利用二極傳感器檢測設(shè)備測量殘余應(yīng)力時(shí)，應(yīng)通過調(diào)整二極傳感器與X軸的角度進(jìn)行測量，對(duì)每一測量點(diǎn)分別在0°、45°和90°方向提取電流差信號(hào)。采用四極和九極傳感器時(shí)，對(duì)每一測量點(diǎn)分別在0°和45°方向提取差分電壓信號(hào)，然后計(jì)算出主應(yīng)力差的大小和主應(yīng)力方向角。具體計(jì)算公式見附錄A。得到主應(yīng)力差和主應(yīng)力方向角后，利用剪應(yīng)力差法對(duì)主應(yīng)力差進(jìn)行分離，計(jì)算得到主應(yīng)力和分應(yīng)力的大小，具體的計(jì)算方法見附錄B。9檢測記錄與報(bào)告9.1檢測記錄應(yīng)按檢測工藝規(guī)程的要求記錄檢測數(shù)據(jù)和有關(guān)信息。9.2檢測報(bào)告基于逆磁致伸縮效應(yīng)的殘余應(yīng)力檢測報(bào)告應(yīng)至少包括：a）委托單位；b）檢測單位；c）被檢構(gòu)件的信息，如名稱、編號(hào)、材料和幾何尺寸等；d）本文件編號(hào)、相關(guān)規(guī)范和規(guī)定文件；e)檢測儀器型號(hào)、傳感器型號(hào)；f）檢測儀器工作參數(shù)設(shè)置；g）傳感器檢測部位示意圖；h）數(shù)據(jù)文件名；i）檢測結(jié)果分析；j)檢測結(jié)論；k）檢測人員姓名和審核人員簽字；1）檢測日期。檢測報(bào)告示例見附錄E。GB/T33210-20259附錄A（資料性）主應(yīng)力差與電流差、差分電壓的關(guān)系A(chǔ).1主應(yīng)力差與電流差之間的關(guān)系利用二極傳感器測量殘余應(yīng)力時(shí)，通過調(diào)整二極傳感器與X軸的角度進(jìn)行測量。測量傳感器與X軸成0°、45°、90°時(shí)，主應(yīng)力方向角和電流差的關(guān)系見公式（A.1)：θ=-1式中：θ -主應(yīng)力方向角，單位為度（°)；I0、I45、主應(yīng)力差和電流差的關(guān)系，見公式（A.2)：(σ式中：σ1 -最大主應(yīng)力；σ2 I0、I90-傳感器分別在0α(m)-電流式儀器靈敏度，單位為微安每兆帕(μA/MPa),m=1,2,3標(biāo)定曲線；θ -最大主應(yīng)力方向與X軸夾角。A.2主應(yīng)力差與差分電壓之間的關(guān)系利用四極傳感器測量殘余應(yīng)力時(shí)，四極傳感器的磁極分布見圖A.1。傳感器對(duì)稱設(shè)置有2個(gè)磁化腳和2個(gè)輸出腳，分別纏繞磁化用線圈和輸出用線圈。磁化線圈通交流電流。將傳感器放在被檢鐵磁性材料上進(jìn)行檢測，當(dāng)被檢鐵磁性材料中沒有殘余應(yīng)力時(shí)，傳感器兩輸出腳的線圈沒有輸出信號(hào)，輸出電壓為零；當(dāng)被檢鐵磁性材料有殘余應(yīng)力時(shí)，殘余應(yīng)力張量引起不同方向磁特性的差異，即磁各向異性，此時(shí)兩輸出腳的輸出電壓不為零。當(dāng)磁化信號(hào)呈周期性變化時(shí)，輸出線圈中會(huì)產(chǎn)生電壓信號(hào)。a)σ=0 b)σ≠0圖A.1四級(jí)傳感器的磁極分布GB/T33210-202510實(shí)際測量時(shí)，測量傳感器與X軸成0°的差分電壓信號(hào)與主應(yīng)力差的關(guān)系見公式（A.3)：V0式中：V0-四極或九極傳感器與X軸成0°時(shí)的差分輸出電壓，單位為微伏K(m)-電壓式儀器靈敏度，單位為微伏每兆帕(μV/MPa),m=1,2,3σ1 -最大主應(yīng)力，單位為兆帕（MPa)；σ2 -最小主應(yīng)力，單位為兆帕（MPaθ -主應(yīng)力方向角，單位為度（°）。測量傳感器與X軸成45°的差分電壓信號(hào)與主應(yīng)力差的關(guān)系，見公式（A.4)：V45式中：V45-四極或九極傳感器與X軸成45°時(shí)的差分輸出電壓，單位為微伏K(m)-電壓式儀器靈敏度，單位為微伏每兆帕(μV/MPa),m=1,2,3σ1 -最大主應(yīng)力，單位為兆帕（MPa)；σ2 -最小主應(yīng)力，單位為兆帕（MPaθ -主應(yīng)力方向角，單位為度（°）。因此，由檢測電壓信號(hào)V0、V45對(duì)主應(yīng)力差(σσ1式中：σ1 -最大主應(yīng)力，單位為兆帕（MPaσ2 -最小主應(yīng)力，單位為兆帕（MPaV0 -四極或九極傳感器與X軸成0°時(shí)的差分輸出電壓，單位為微伏V45 -四極或九極傳感器與X軸成45°時(shí)的差分輸出電壓，單位為微伏K(m) -電壓式儀器靈敏度，單位為微伏每兆帕(μV/MPa),m=1,2,3由檢測電壓信號(hào)V0、V45對(duì)主應(yīng)力方向角（θ）按公式（θ=-1式中：θ-主應(yīng)力方向角，單位為度（°)；V0-四極或九極傳感器與X軸成0°時(shí)的差分輸出電壓，單位為微伏V45-四極或九極傳感器與X軸成45°時(shí)的差分輸出電壓，單位為微伏利用九極傳感器測量殘余應(yīng)力時(shí)，九極傳感器的磁極分布見圖A.2。九極傳感器的應(yīng)力測試方法與四極傳感器近似，只是在得到主應(yīng)力差(σ1-σ2)及主應(yīng)力方向角（θ）時(shí)，不調(diào)整傳感器與GB/T33210-202511b)σ≠0標(biāo)引序號(hào)說明：1-磁化極，共1個(gè)，繞制激勵(lì)線圈；2-感應(yīng)極，共8個(gè)，對(duì)稱分布，繞制檢測線圈。圖A.2九極傳感器的磁極分布實(shí)際測量時(shí)，圖A.2所示的九極傳感器相當(dāng)于①③⑤⑦極構(gòu)成一個(gè)差分傳感器，測量傳感器與X軸成0°，差分電壓信號(hào)與主應(yīng)力差的關(guān)系見公式（A.3)；②④⑥⑧極構(gòu)成另一個(gè)差分傳感器，測量傳感器與X軸成45°，差分電壓信號(hào)與主應(yīng)力差的關(guān)系見公式（A.4)；得到的主應(yīng)力差(σ1-σ2及主應(yīng)力方向角（θ）與電壓信號(hào)V0、V45GB/T33210-202512附錄B（資料性）基于剪應(yīng)力差法的主應(yīng)力分離計(jì)算方法B.1正方體的應(yīng)力成分連續(xù)介質(zhì)中的正方體的應(yīng)力成分，見圖B.1。作用于正方體各面的平均應(yīng)力分為垂直成分（σ）和平行成分（τ）。標(biāo)引序號(hào)說明：1-,a點(diǎn)的主應(yīng)力，單位為兆帕（MPa)；-6aa2--τ3--σb,b點(diǎn)的主應(yīng)力，單位為兆帕（4--τb,b點(diǎn)的切向應(yīng)力，單位為兆帕（5-σc,c點(diǎn)的主應(yīng)力，單位為兆帕（6-τc,c7-σd,d點(diǎn)的主應(yīng)力，單位為兆帕（8 τd,d點(diǎn)的切向應(yīng)力，單位為兆帕（MPa圖B.1正方體的應(yīng)力成分B.2各點(diǎn)切應(yīng)力(τ根據(jù)彈性解析理論，截面上各點(diǎn)的剪應(yīng)力τb、τd為切應(yīng)力，其與主應(yīng)力差的關(guān)系，見公式（τxy式中：τxy 切向應(yīng)力，與b,d點(diǎn)的切向應(yīng)力τb,σ1-最大主應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）σ2-最小主應(yīng)力，單位為兆帕（MPaθ-主應(yīng)力方向角，主應(yīng)力σ1與x軸之間的夾角，即從主應(yīng)力σ1的方向開始，沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到因此，可以利用得到的每個(gè)測量點(diǎn)的主應(yīng)力差(σ1-B.3各點(diǎn)正應(yīng)力（σx）的計(jì)算方法二維剪應(yīng)力差法計(jì)算示意圖，見圖B.2。首先將計(jì)算截面分成間距為Δx的若干區(qū)域。GB/T33210-202513圖B.2二維剪應(yīng)力差法計(jì)算示意圖假設(shè)在連續(xù)體中取一個(gè)單元體，各面的應(yīng)力狀態(tài)見圖B.3。圖B.3二維應(yīng)力狀態(tài)單元體根據(jù)彈性理論二維應(yīng)力問題的平衡微分方程，見公式（B.2)：?σ將公式（B.2）沿ox軸的o點(diǎn)至P點(diǎn)進(jìn)行積分，見公式（B.3)：(σ式中：(σx)P(σx)σ。-為已知原點(diǎn)的利用有限差分運(yùn)算代替導(dǎo)數(shù)運(yùn)算，見公式（B.4)：(σ式中：(σx)P(σx)o。-為已知原點(diǎn)的Δτxy-每增加Δx，在間距Δx中剪應(yīng)力沿利用公式（B.4）逐點(diǎn)分析時(shí)，截面間距為Δx，則各測量點(diǎn)(0,1,2,?,i)的σx滿足公式（B.5(σ因此，在原點(diǎn)處應(yīng)力(σx)GB/T33210-202514假設(shè)圖B.1中a點(diǎn)的正應(yīng)力σx，即σa已知，且要求Δx=Δy，則c點(diǎn)處的正應(yīng)力σx滿足公式（Bσc式中：σ.-c點(diǎn)的主應(yīng)力，單位為兆帕（MPa)；σa-a點(diǎn)的主應(yīng)力，單位為兆帕（MPaτb-b點(diǎn)的剪應(yīng)力，單位為兆帕（MPaτd-d點(diǎn)的剪應(yīng)力，單位為兆帕（B.4各點(diǎn)正應(yīng)力(σ由彈性解析理論可得到σy的計(jì)算方法，見公式（B.7σy式中：σx-x方向分應(yīng)力，單位為兆帕（MPaσy--y方向分應(yīng)力，單位為兆帕（MPaσ1-最大主應(yīng)力，單位為兆帕（MPaσ2-最小主應(yīng)力，單位為兆帕（MPaθ-主應(yīng)力方向角，單位為度（°）。當(dāng)θ<45°時(shí),(σ1因此，在原點(diǎn)處應(yīng)力σ。已知條件下，利用每個(gè)測量點(diǎn)處得到的主應(yīng)力差(σ1-σ2)和主應(yīng)力方向角（θ），由公式（B.1）、公式（B.5)～公式（B.7）求出相應(yīng)各點(diǎn)的應(yīng)力在x軸和B.5各點(diǎn)的主應(yīng)力值計(jì)算由彈性解析理論得到主應(yīng)力和分應(yīng)力的關(guān)系，見公式（B.8)：p=σ式中：p-最大主應(yīng)力(σ1)和最小主應(yīng)力(σ1-最大主應(yīng)力，單位為兆帕（MPaσ2-最小主應(yīng)力，單位為兆帕（MPa)；σx-x方向分應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）σy-y方向分應(yīng)力，單位為兆帕（MPa已知每個(gè)測量點(diǎn)處得到的主應(yīng)力差記為q，見公式（B.9)：q=σ式中：q-最大主應(yīng)力(σ1)和最小主應(yīng)力(σ1-最大主應(yīng)力，單位為兆帕（MPa)；σ2-最小主應(yīng)力，單位為兆帕（MPa)；聯(lián)立公式（B.8）和（B.9）求解，得到最大主應(yīng)力的計(jì)算公式，見公式（B.10)：σ1式中：σ1-最大主應(yīng)力，單位為兆帕（MPa)；p-最大主應(yīng)力(σ1)和最小主應(yīng)力(GB/T33210-202515q-最大主應(yīng)力(σ1)和最小主應(yīng)力(得到最小主應(yīng)力的計(jì)算公式，見公式（B.11)：σ2式中：σ2-最小主應(yīng)力，單位為兆帕（MPap-最大主應(yīng)力(σ1)和最小主應(yīng)力(q-最大主應(yīng)力(σ1)和最小主應(yīng)力(σGB/T33210-202516附錄C（資料性）確定靈敏度C.1標(biāo)定試樣制備用于標(biāo)定的試樣所選取的材料與被檢材料的種類、化學(xué)成分、熱處理等條件相同。試樣制備方法見GB/T228.1。標(biāo)定試驗(yàn)前，用于標(biāo)定的試樣要經(jīng)過消應(yīng)力處理。用于標(biāo)定的試樣表面無污垢、油膜、厚氧化層。不滿足傳感器測量所需表面公差等級(jí)時(shí)，進(jìn)行清理或打磨。非接觸測量時(shí)，可貼不同厚度的聚氯乙烯薄膜。C.2應(yīng)變片標(biāo)定在用于標(biāo)定的試樣兩側(cè)貼雙向電阻應(yīng)變片，準(zhǔn)確地測量一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，并防止試樣在拉壓過程中產(chǎn)生偏心。在標(biāo)定時(shí)把傳感器固定在標(biāo)定位置。與測試儀器聯(lián)機(jī)，測定應(yīng)力和輸出電流或電壓的關(guān)系。C.3制定標(biāo)定曲線對(duì)用于標(biāo)定的試樣加載，繪制標(biāo)定曲線，典型標(biāo)定曲線見圖C.1，確定靈敏度。圖C.1標(biāo)定曲線示意圖C.4靈敏度計(jì)算方法靈敏度一般由單向拉壓試驗(yàn)進(jìn)行確定。單向加載條件下，加載應(yīng)力（σ）與電流差（ΔI）、電壓（ΔV）近似呈線性關(guān)系，為通過原點(diǎn)的一條近似直線，一般采用三折線進(jìn)行描述。三折線的斜率即為靈敏度。加載不同的應(yīng)力值，得到加載應(yīng)力（σ）與電流差（ΔI）的關(guān)系見公式（C.1)：αi式中：σ；-單軸應(yīng)力，單位為兆帕（MPa)；ΔI;-電流差，單位為微安(μA)αi-電流式儀器靈敏度，單位為微安每兆帕(μA/MPa)。得到加載應(yīng)力（σ）與電壓差（ΔV）的關(guān)系，見公式（C.2)：GB/T33210-202517Ki式中：Ki-電壓式儀器靈敏度，單位為微安每兆帕ΔV;-根號(hào)電壓平方和，單位為微伏(μV)σ；-單軸應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）。ΔI；是垂直于應(yīng)力方向電流值與沿著應(yīng)力方向電流值的差值，見公式（C.3)：ΔIΔV；是沿著應(yīng)力方向電壓值與45°應(yīng)力方向電壓值的根號(hào)電壓平方和，見公式（C.4)：ΔV由公式（C.1）得到標(biāo)定曲線后，由三折線近似描述標(biāo)定曲線，其靈敏度[α(m) (C.5)式中：α(m) -電流式儀器靈敏度，單位為微安每兆帕(1,n(n(n由公式（C.2）得到標(biāo)定曲線后，由三折線近似描述標(biāo)定曲線，其靈敏度K(m)的表達(dá)式，見公式 (C.6)式中：K(m)-電壓式儀器靈敏度，單位為微伏每兆帕GB/T33210-202518附錄D（資料性）檢測示例D.1概述假設(shè)管道環(huán)形焊縫附近存在殘余應(yīng)力，利用四極或九極探頭殘余應(yīng)力磁測儀器對(duì)焊縫附近的殘余應(yīng)力進(jìn)行檢測，焊縫位置見圖D.1。圖D.1管道環(huán)形焊縫殘余應(yīng)力磁測方法示意圖D.2檢測前的準(zhǔn)備D.2.1檢測前對(duì)被檢管道檢測部位的材料進(jìn)行分析，確定材質(zhì)、熱處理等信息，不同的材料采用不同的標(biāo)定曲線和靈敏度。D.2.2檢測前確定測量深度，并依據(jù)激勵(lì)頻率計(jì)算公式（3)，確定激勵(lì)頻率。D.2.3檢測前對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，將儀器調(diào)整到工作狀態(tài)，進(jìn)行功能檢查和參數(shù)調(diào)節(jié)。D.3檢測過程D.3.1確定管道軸向?yàn)閤方向，切向?yàn)閥方向。D.3.2確定檢測區(qū)域，標(biāo)出檢測點(diǎn)，如5行5列、7行5列等。具體的確定過程包括以下內(nèi)容。a）在焊縫中間位置取一個(gè)點(diǎn)（如焊縫表面不平整，可選擇附近較平整位置作為檢測點(diǎn)），該點(diǎn)所在