镍基合金盲孔法残余应力检测技术

镍合金因其优良的抗腐蚀能力被广泛应用于核电站设施建设中。然而，近年来，核电站驱动棒管座经常发生因应力腐蚀裂纹出现泄漏事故，这使得人们越来越关注镍合金焊接残余应力的分布及影响。本次采用盲孔法对镍合金进行残余应力检测，并对其分布及影响因素进行分析和研究。确定Inconel 690合适的孔片配合，标定了A、B系数，并用所选定的孔片配合与标定系数实际测量Inconel 690的堆焊试板。

Inconel 690孔片配合的确定

Inconel 690的加工硬化指数高于低合金钢，对适合于低合金钢的孔片配合，在无应力690试板上测得的切削应变就比同样无应力低合金试板上测得的切削应变高。使用低合金钢的孔片配合在无应力的Inconel 690试板上测得的切削应变值。从数据上可以看出，Inconel 690的切削应变值达到-200*10^-6以上，测量的切削应变值变化较大。而Inconel 690的屈服强度为410MPa左右，使用低合金钢的孔片配合测量出的Inconel 690的切削应变值，对盲孔法测量结果的影响是比较大的。

采用聚航科技的JHMK残余应力测试系统，由JHYC静态应变仪和JHZK残余应力钻孔装置。软件式操作，自动实时计算残余应力，并显示和保存应力应变数值，测量结果准确，精度高。

从三向应变随孔径变化曲线和切削应变与孔径变化曲线可看出，对于同一种应变片，切削应变是随着孔径的增大而增大。孔径为2.4mm和2.6mm的三向应变值最为均匀，考虑到孔径为2.6mm的钻头切削应变为-80*10^-6左右，大于孔径为2.4mm的钻头切削应变。因此，选用的孔片配合为：Φ2.4mm的钻头，测得的切削应变值为-60*10^-6。

盲孔法A和B系数的标定

采用上述所选孔片配合，采用有应力标定的方法对Inconel 690进行A和B系数标定，外加应力由三角弯曲加载方式获得，钻孔深度采用船标CB3395-92中推荐深度1.2d，A=-0.3659*10^-6mm²/N、 B=-0.5579*10^-6mm²/N。

盲孔法残余应力检测实际应用

选用核电中应用较广泛的堆焊结构做为测试试件，进行盲孔法残余应力检测。测试位置距试板两侧30mm，距试板边界35mm，相邻两测试点之间的距离同样为30mm。测试点全部在堆焊层上选取。

从残余应力分布数据可以看出，测试点焊接残余应力主应力的最大值为302MPa，平均值为287MPa，均方差为21MPa，约为平均值的7.3%。堆焊试板中部的焊接残余应力值变化较为平稳。

结论

1. 试验结果证明，采用盲孔法对镍基合金进行残余应力检测是可行的，且钻孔直径越大，切削应变值越大。

2. 盲孔法检测镍基合金焊接残余应力适合的孔片配合为：直径为2.4mm的钻头。

3. 使用有应力标定方法标定Inconel 690的A和B系数值为：A=-0.3659*10^-6mm²/N、 B=-0.5579*10^-6mm²/N