̾ൣयѢྟ஠ఴ˝э ICS77.040.20 CCS H21 中华人民共和国出入境检验检疫行业标准 SN/T5496—2023 金属材料疲劳特性的评价 非线性超声法 Evaluation of fatigue properties of metal materials Nonlinear ultrasonic method 2023-05-05发布 2023-12-01实施 中华人民共和国海关总署发布̾ൣयѢྟ஠ఴ˝э 中华人民共和国出入境检验检疫 行 业 标 准 金属材料疲劳特性的评价 非线性超声法 SN/T 5496—2023 * 中国海关出版社有限公司出版发行 北京市朝阳区东四环南路甲1号(100023) 编辑部:(010)65194242-7530 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷 * 开本880×12301/16 印张0.5 字数14千字 2023年11月第一版 2023年11月第一次印刷 印数 1—500 * 书号: 155175·996 定价14.00元̾ൣयѢྟ஠ఴ˝э 前 言 本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本文件由中华人民共和国海关总署提出并归口。 本文件起草单位:中华人民共和国广州海关。 本文件主要起草人:周崎、刘莹峰、李浩、陈桂丰、李小敏。 ⅠSN/T5496—2023̾ൣयѢྟ஠ఴ˝э ̾ൣयѢྟ஠ఴ˝э 金属材料疲劳特性的评价 非线性超声法 1 范围 本文件规定了非线性超声检测技术对金属材料疲劳特性进行评价的方法。 本文件适用于金属材料疲劳特性的检测评价。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 GB/T 3075 金属材料 疲劳试验 轴向力控制方法 GB/T 4337 金属材料 疲劳试验 旋转弯曲方法 GB/T 12443 金属材料 扭矩控制疲劳试验方法 GB/T 12604.1 无损检测 术语 超声检测 3 术语和定义 GB/T 12604.1界定的及以下术语和定义适用于本文件。 3.1 非线性系数β nonlinear coefficient 正弦超声波在金属材料中的传播过程中的二级近似解(u)为: u=A1sin(kx-ωt)-1 8k2xβA2 1cos2(kx-ωt)………………………( 1 ) 式中: ω ———角频率; A1———基波幅值,二次谐波幅度A2=k2A2 1βx 8; k=ω/c0———波数; x ———传播距离; t ———时间; β———超声的二次非线性系数,β=8A2 k2xA2 1。 3.2 归一化非线性系数β' normalized nonlinear coefficient 首先测量未疲劳试件的非线性系数β0, 然后在疲劳加载的过程中等时间间隔在线测量试件的超声 非线性系数βi, 用βi/β0对超声非线性系数进行归一化处理, 此时非线性系数称为归一化非线性系 数β'。 1SN/T5496—2023̾ൣयѢྟ஠ఴ˝э 4 试验原理 超声波在金属材料中的传播过程都是非线性的,非线性超声无损检测可以通过相应的测量方法获 得有用的超声非线性响应信号,从中得到反映缺陷的信息。 金属材料非线性系数和疲劳寿命之间的关系曲线可以用来表征材料的疲劳过程。 通过测量获得非 线性系数与疲劳寿命的拟合曲线,可以利用该曲线来评价金属材料的疲劳损伤特性和疲劳寿命。 5 试样 按照GB/T 3075、GB/T 4337、GB/T 12443标准制备疲劳试样,试样应满足疲劳试验要求。 6 试验设备 6.1 疲劳试验机 疲劳试验机应符合GB/T 3075、GB/T 4337、GB/T 12443标准要求。 非线性系数的检测只与材料内部缺陷有关,与疲劳形式无必然联系,但疲劳试验的形式应尽量与需 要评估的金属部件的受力状态相同或相近。 6.2 非线性超声检测仪 6.2.1 本标准使用的非线性超声检测仪主要原理结构如图1所示,应该包含以下主要功能: a) 具有大功率的功率发生器。非线性超声仪的发射功率推荐4 kW以上,可以发射高能量脉冲 群,能够获得相对高幅度的激励超声波,接收端也能够获得较宽的频率选择性,要有很好的信 号探测能力; b)高能信号经过衰减器、滤波器、双工器等一系列信号处理后由换能器进入试样,从样品出来的 信号已经携带了样品的信息; c)通常的非线性超声检测系统均采用脉冲串激励的方式; d)通过接收到样品信息的分析,至少能够自动测量A1和A2的幅值并保存。 图1 一种典型的非线性超声检测系统 2SN/T5496—2023̾ൣयѢྟ஠ఴ˝э 6.2.2 激励换能器和接收换能器可以采用单晶直探头 ,也可以采用斜探头 。非线性超声测量中 ,为保 证较高的灵敏度 ,接收端换能器一般采用目标检测谐波频率 。 6.2.3 耦合剂一般为甘油 、机油或者其他能够保证试样与探头充分接触的物质 ,尽量减少非预期的非 线性噪音波 。 7 试验 7.1 疲劳试验 7.1.1 按照G B/T 3 0 7 5、G B/T 4 3 3 7、G B/T 1 2 4 4 3标准进行疲劳试验 ,测量疲劳极限值 。 7.1.2 参照疲劳极限应力水平下 ,分别按照该极限值的对应疲劳次数 N,推荐使用的疲劳试验间隔为 0. 1 N,也可以根据实际确定其他试验间隔 。按照G B/T 3 0 7 5、G B/T 4 3 3 7、G B/T 1 2 4 4 3进行疲劳试 验,并保留该组样品进行非线性系数测试 。 为尽量减少试样不均匀性造成实验数据偏差 ,推荐使用试验过程中对同一个试样进行在线非线性 超声系数测量 。 7.2 标准疲劳试样的非线性超声系数测量 采用满足 6. 2中要求的非线性超声检测仪测量归一化非线性系数β',也可以根据特别的金属材料 疲劳评估需要 ,增加或减少测量 ,或者改变测量点的设置 。 7.3 绘制非线性系数 -疲劳寿命图 根据测量数据 ,以疲劳寿命为横坐标 ,归一化非线性系数为纵坐标 ,绘制归一化非线性系数 -疲劳寿 命图(β'-N曲线图) ,见图2。 图2 一种典型的非线性系数 -疲劳寿命图 (β'-N曲线图) 7.4 测量非线性系数并评估疲劳损伤 对需要评价的金属材料 ,采用满足 6. 2中要求的非线性超声检测仪测量其归一化非线性系数β',并 与归一化非线性系数 -疲劳次数图对比 ,得到其疲劳损伤的情况以及疲劳寿命 。 8 金属材料疲劳特性评估流程 金属材料疲劳特性评估流程如下 :S N/T5 4 9 6—2 0 2 3̾ൣयѢྟ஠ఴ˝э SN/T 5496—2023 a) 选取需要评估的金属部件相同或相近的金属材料制作疲劳试样; b)典型应力水平疲劳试验; c)疲劳试样的超声非线性系数检测; d)疲劳损伤系数曲线(β'-N曲线)的绘制; e)使用标准试件相同的测试条件检测对需要评估的金属,测定非线性系数; f)根据已知β'-N曲线评估材料的疲劳特性(疲劳寿命、裂纹扩展情况等)。 9 评估报告 本文件的评估报告至少应包括以下内容: a) 本标准文件号; b)样品的状态,疲劳损伤系数曲线(β'-N曲线)试验过程; c)需要评估的金属部件非线性系数检测结果; d)根据β'-N曲线评估材料的疲劳寿命。 3202—6945 T/NS 书号:155175·996 定价:14.00元