基于超声横纵波绝对声时比的螺栓轴向力测量方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115855331A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211418255.0G01L5/24(2006.01)(22)申请日2022.11.14(71)申请人山东电力工业锅炉压力容器检验中心有限公司地址250002山东省济南市市中区望岳路2000号申请人国网山东省电力公司电力科学研究院(72)发明人刘广兴张丙法崔伟坛魏祥赛李正利张瑞峰(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221专利代理师闫圣娟(51)Int.Cl.G01L1/25(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称基于超声横纵波绝对声时比的螺栓轴向力测量方法(57)摘要本发明涉及基于超声横纵波绝对声时比的螺栓轴向力测量方法，包括以下步骤：1、测量超声波应力检测系统的延迟时间；2、选取与在役螺栓材质和热处理方式相同的螺栓进行实验室标定，得到零应力下的横纵波绝对声时比和双波应力系数；3、获取在役螺栓外形尺寸，利用超声波应力检测系统得到在役螺栓扣除系统延迟后的横波绝对声时和纵波绝对声时；4、对测得的绝对声时进行温度修正，得到修正后的横纵波绝对声时比；5、修正步骤2得到的在役螺栓的双波应力系数；6、修正步骤2得到的在役螺栓零应力下的横纵波的绝对声时比；7、根据步骤5和6中，修正后的零应力下的横纵波绝对声时比及双波应力系数得出在役螺栓的轴向力。CN115855331ACN115855331A权利要求书1/3页1.基于超声横纵波绝对声时比的螺栓轴向力测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：测量超声波应力检测系统的延迟时间；步骤2：选取与在役螺栓材质和热处理方式相同的螺栓进行实验室标定，得到零应力下的横纵波绝对声时比和双波应力系数；步骤3：获取在役螺栓外形尺寸，基于超声波应力检测系统得到在役螺栓扣除系统延迟后的横波绝对声时和纵波绝对声时；步骤4：对测得的绝对声时进行温度修正，得到修正后的横波绝对声时、纵波绝对声时和修正后的横纵波绝对声时比；步骤5：修正步骤2得到的在役螺栓的双波应力系数；步骤6：修正步骤2得到的在役螺栓零应力下的横纵波的绝对声时比；步骤7：根据步骤5和6的结果得出在役螺栓的轴向力。2.如权利要求1所述的基于超声横纵波绝对声时比的螺栓轴向力测量方法，其特征在于：所述步骤1，具体为：选取与在役螺栓材质和热处理方式相同的工件制作成不同长度的对比试样，对比试样的长度范围覆盖所检测在役螺栓的范围，分别测得各长度试样的横波和纵波的一次回波声时，经线性拟合后得出横波的系统延迟时间和纵波的系统延迟时间；一次回波声时t＝t0+2S/V，t0为系统的延迟时间，S为试样的长度，V0为试样中的声速。3.如权利要求2所述的基于超声横纵波绝对声时比的螺栓轴向力测量方法，其特征在于：所述步骤1中，若更换检测仪器或超声波探头，则重新执行系统延迟时间的测量。4.如权利要求1所述的基于超声横纵波绝对声时比的螺栓轴向力测量方法，其特征在于：所述步骤2，具体为：选取与在役螺栓材质和热处理方式相同的螺栓利用标定平台固定，并获取螺栓的长度L和夹持长度L1，记录此时的温度C和零应力下的横波声时TS0和纵波声时TL0，通过标定平台加压，记录螺栓在不同应力下的横波声时TS1和纵波声时TL1，分别扣除横波和纵波的系统延迟时间，得到螺栓中横波和纵波的绝对声时；根据测得的横波和纵波的绝对声时，得到不同应力下的横波和纵波的绝对声时比；将所有应力值σ和与之相对应的横纵波绝对声时比经线性拟合，得出零应力下的横纵波绝对声时比和双波应力系数A的数值；重复上述步骤设定次数后，取平均值作为零应力下的横纵波声时比和双波应力系数的最终值。5.如权利要求4所述的基于超声横纵波绝对声时比的螺栓轴向力测量方法，其特征在于：所述标定平台包括液压套筒、超声纵横波一体式探头和温度传感器，通过螺母将待测螺栓固定在液压套筒上，液压套筒分别连接连接测力计和液压装置，超声纵横波一体式探头和温度传感器布置在待测螺栓两端，超声纵横波一体式探头具有磁吸装置，超声纵横波一体式探头通过电缆连接螺栓超声波应力检测仪。6.如权利要求1所述的基于超声横纵波绝对声时比的螺栓轴向力测量方法，其特征在于：所述步骤3具体为：获取待检测在役螺栓的长度L＇和夹持长度L1＇，利用超声波应力检测系统获取该在役螺2CN115855331A权利要求书2/3页栓的横波声时TS1和纵波声时TL1，并分别得到在役螺栓在扣除系统延迟后的横波绝对声时和纵波绝对声时7.如权利要求1所述的基于超声横纵波绝对声时比的螺栓轴向力测量方法，其特征在于：所述步骤4具体为：对步骤3得到的绝对声时按下式分别进行温度修正，得到修正后的横波绝对声时和纵波绝对声时根据得到修正后的横纵波绝对声时比其中