Page 44 - 无损检测2023年第十一期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202311002

45 钢弹性应力与超声纵波与横波声时比

关系的分析

陶一军 , 薛楚扬 , 王 晨 , 李德红 , 王志武 2
2
1
2
1

( 1. 国网浙江紧水滩电厂, 丽水 323000 ; 2. 武汉大学 动力与机械学院, 武汉 430072 )

摘 要: 利用拉伸试验机和超声应力检测仪, 对水电机组蜗壳螺栓45钢进行轴向拉伸, 测定其在
拉伸过程中的应力值和对应的超声波纵波和横波的传播时间, 获得超声波纵波与横波的声时比, 即超声
纵波与横波的波速比, 建立弹性应力与超声波纵波与横波声时比之间的定量关系, 为利用超声波实时测
定螺栓弹性应力提供依据。结果表明, 在45钢所承受的轴向弹性应力处于钢的弹性变形范围内时, 超声

波纵波与横波声时比与弹性应力之间呈线性关系, 为 σ=-50249.8S lS t+90536.1 。通过实际测定应
/

力值对超声波纵波与横波声时 - 应力模型测定出的应力值进行验证, 结果表明, 利用超声波纵波与横波测
定的应力值与实际应力值之间的最大误差为2.36% , 满足工程要求。
关键词: 45钢; 轴向弹性应力; 超声纵波与横波应力检测法

中图分类号: TG142.1 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 11-0006-04

Anal y sisoftherelationshi p betweenelasticstressandultrasoniclon g itudinaland

transversewaveacoustictimeratioof45steel

TAOYi j un , XUEChu y an g WANGChen , LIDehon g WANGZhiwu 2
1
2
1
2
,
,

( 1.StateGridZhe j ian g JinshuitanPowerPlant , Lishui323000 , China ;

2.SchoolofPowerandMechanicalEn g ineerin g , WuhanUniversit y , Wuhan430072 , China )

Abstract : Usin g tensiletestin gmachineandultrasonicstressdetector , axialtensilewascarriedouton45steelof

voluteboltofh y dro p owerunit , andthestressvalueandthecorres p ondin g ultrasonic p -waveands-wave p ro p a g ation

timeweremeasuredinthetensile p rocess , soastoobtaintheultrasonic p -waveands-waveacousticratio , i.e. , the

ultrasonic p -waveands-wavevelocit yratio.Theq uantitativerelationshi pbetweenelasticstressandultrasonicp -

waveands-waveacoustictimeratiowasestablished , whichp rovidedabasisforreal-timedeterminationofbolt

elasticstressb y ultrasonicwave.Theresultsshowedthattheaxialelasticstressof45steelwaswithintheelastic

deformationran g eofthesteel , andtherelationshi p betweentheacoustictimeratioofultrasonic p -waveands-wave

/
andtheelasticstresswaslinear , σ=-50249.8S l S t+90536.1.Theerrorbetweenthestressmeasuredb yp -

waveands-waveandtheactualstresswas2.36% , whichmeetstheen g ineerin g re q uirements.

Ke ywords : 45steel ; axialelasticstress ; ultrasoniclon g itudinalandtransversewavestressdetectionmethod
45 钢是中碳结构钢, 冷热加工性能都不错, 机 韧性、 塑性和耐磨性, 材料来源方便, 故广泛应用于
械性能较好, 具有较高的强度和较好的切削加工 各种重要的结构零件中, 如在交变负荷下工作的连
性 [ 1 ] 。同时, 45钢经适当的热处理后可获得一定的 杆、 螺栓、 齿轮及轴类等零件。很多大型机械部件中
会使用到45钢, 比如水轮机上下机架的螺栓, 其安
全性直接关系到机组的安全运行。预紧力为轴向弹
收稿日期: 2023-02-10
性应力, 其应力大小是否合理, 对于螺栓和其连接的
作者简介: 陶一军( 1971- ), 男, 硕士, 高级工程师, 高级技师, 主
零部件的安全性和使用寿命来说是至关重要的。因
要从事水电设备检修管理, 金属监督管理的研究工作
此, 高强度螺栓在施拧时的预紧力必须严格控制在
通信作者: 薛楚扬, 1500363395@ qq .com
6
2023年 第45卷 第11期
无损检测