x射线应力测试,x光金属探伤

X 射线应力测试（XRD 残余应力检测）

X 射线应力测试是无损、表层高精度检测金属多晶构件宏观残余应力的标准方法，国内现行国标 GB/T7704-2017全国标准信息公共服务平台。

核心原理

基于布拉格衍射定律：

2dsinθ=nλ

残余应力 → 晶格畸变 → 晶面间距

d

变化

d

变化 → 衍射角

2θ

偏移

多倾角

ψ

测

2θ

用

sin 

2

 ψ

法拟合直线斜率

结合材料

E

（弹性模量）、

ν

（泊松比），算出表面平面应力

σ

公式：

σ=− 

2(1+ν)

E

 ⋅cotθ 

0

 ⋅ 

∂(sin 

2

 ψ)

∂(2θ)

主流测试方法

sin²ψ 法（国标标准法）

多组 ψ 角（0°、15°、30°、45°）测量，拟合

2θ−sin 

2

 ψ

直线，精度Zui高、抗干扰强。

0°/45° 两点简化法

仅 2 个角度，快速现场筛查，精度偏低。

同倾法 / 侧倾法

同倾：常规平面应力，操作简单

侧倾：高衍射角、厚试样、减少吸收误差，高精度场景shouxuan

关键特点

优势

完全无损，不损伤工件、可重复检测

只测表层微米级应力（穿透深度 5~30μm），精准反映机加、喷丸、焊接、热处理表面应力

区分表面压应力（延寿）、拉应力（开裂风险）

适配钢铁、不锈钢、钛合金、铝合金、铜合金等结晶金属

局限

仅测表面二维应力，无法测内部深处应力

不适用于非晶、强织构、粗晶粒、陶瓷、非金属

表面氧化皮、油污、粗糙度会严重干扰数据，必须预处理

无法测试塑性应变，只测弹性残余应力

测试流程（GB/T 7704-2017）

试样预处理：打磨、抛光、去氧化层、电解抛光（避免引入附加应力）

选定靶材、特征晶面（如 Fe (211)、Ti (213)）

多角度 ψ 扫描，采集衍射峰，定峰位 2θ

拟合

sin 

2

 ψ

曲线，计算应力大小与方向

逐层电解剥层，可测应力沿深度分布曲线

常用标准

中国：GB/T 7704-2017 无损检测 X 射线应力测定方法全国标准信息公共服务平台

美国：SAE HS-784

欧盟：EN 10363

典型应用

焊接接头残余应力

喷丸、滚压强化表面压应力评估

机加工、磨削应力检测

热处理消应力效果验证

疲劳寿命、应力腐蚀开裂（SCC）安全评估

模具、轴类、齿轮、航空零部件质检

X 光金属探伤（工业 X射线无损检测，RT）核心是：用 X射线穿透金属，靠密度差成像，直观显示内部气孔、裂纹、夹渣、未焊透等缺陷，属无损检测（NDT），不破坏工件。

基本原理

X 射线：波长极短（0.01–10nm）的电磁波，穿透金属、被高密度物质吸收。

成像机制：

射线穿透工件，完好金属吸收多、缺陷（气孔 /裂纹）吸收少。

探测器（胶片 /平板）记录强度差：缺陷亮、母材暗。

评片判断缺陷类型、大小、位置。

能检出的缺陷

焊缝：气孔、夹渣、裂纹、未焊透、未熔合、烧穿。

铸件：缩孔、疏松、气孔、夹杂、冷隔。

锻件 /型材：内部裂纹、分层、夹杂。

设备与工艺

设备组成：X 射线机（发生器 +管头）、控制系统、探测器（胶片 / IP 板 / 数字平板）、防护设施。

典型流程：

工件定位、表面清理。

选择管电压（kV）、管电流（mA）、曝光时间。

透照：射线源→工件→探测器。

成像：胶片冲洗 /数字图像采集。

评片：按标准（如 GB/T3323）定级。

优缺点

✅ 优点：

直观成像：缺陷形状、尺寸、位置一目了然。

适用性广：碳钢、不锈钢、铝、铜、钛等均可。

灵敏度高：薄件（<30mm）微小缺陷检出力强。

可记录：底片 /数字图像可存档追溯。

❌ 缺点：

辐射风险：需严格防护、持证上岗。

穿透有限：一般≤50 mm 钢，厚件需 γ 射线 /加速器。

成本较高：设备、防护、培训投入大。

难检面状裂纹：裂纹面与射线平行时易漏检。

典型应用场景

压力容器：锅炉、储罐、高压容器焊缝。

管道工程：油气管道、压力管道环缝 /纵缝。

航空航天：飞机结构件、发动机叶片、火箭部件。

船舶与海洋工程：船体焊缝、平台构件。

机械制造：铸件、锻件、焊接结构件质量抽检。

常用标准（中国）

GB/T 3323金属熔化焊焊接接头射线照相。

JB/T 4730.2 承压设备无损检测 第 2部分：射线检测。

安全防护要点

必须持证上岗，作业区设警戒、屏蔽、警示标识。

穿戴个人剂量计，定期监测辐射剂量。

设备定期校验，防护设施定期检测。