Физические методы

Физические методы определения остаточных напряжений в отличие от механических не связаны с обязательным разрушением металла. Они основаны на изменении свойств металла происходящего под влиянием остаточных напряжений.

Рассмотрим наиболее разработанные физические методы, которые в отдельных случаях могут быть применены при измерении остаточных напряжений.

Магнитоупругий метод определения остаточных напряжений основан на зависимости магнитной проницаемости объема металла от величины остаточных напряжений, действующих в данном объеме. Этот метод можно использовать только для ферромагнитных материалов. Достоверные результаты получают при измерении остаточных одноосных напряжений в основном металле сварного соединения. Определение напряжений в шве и околошовной зоне может приводить к заметным погрешностям. Это объясняется тем, что в результате сварки магнитная проницаемость в шве и околошовной зоне меняется не только под действием остаточных напряжений, но и вследствие изменения химического состава, роста зерна, изменения структуры и других явлений. Метод позволяет измерять напряжения в тонком поверхностном слое.

Ультразвуковой метод основан на зависимости скорости распространения ультразвуковой волны в металлах от напряженного состояния. Скорость распространения ультразвука измеряют на отдельном участке металла до сварки и после сварки. По изменению скорости судят о величине остаточных напряжений. Метод используют для измерения одноосных напряжений. Преимуществом данного метода, также как и магнитоупругого, следует считать мобильность проведения экспериментов, так как не нужно производить больших подготовительных работ. Погрешности результатов измерений напряжений в шве и околошовной зоне связаны с теми же причинами, что и в магнитоупругом методе.

Рентгеновский метод исследования остаточных напряжений основан на определении расстояния между кристаллографическими плоскостями, то есть деформации кристаллической решетки. Остаточные напряжения можно определить с невысокой точностью и только в тонком поверхностном слое. Метод отличается очень высокой трудоемкостью.

Метод определения напряжений по распределению твердости предполагает предварительное установление тарировочной характеристики исследуемого материала, которая отражает связь между интенсивностью напряжений и деформаций, с одной стороны, и твердостью - с другой. Сходимость результатов, полученных этим методом, с результатами полученными механическими методами удовлетворительная для основного металла сварного соединения. Применение этого метода для шва и околошовной зоны может приводить к заметным погрешностям.