鋼結構殘餘應力檢測的各檢測方法
殘餘應力是造成鋼結構疲勞、斷裂的重要因素，因此有效評價應力變形狀態對於特種設備關鍵部件的早期失效預測十分有必要。對鋼結構進行殘餘應力的檢測方法根據其物理原理的不同可分爲電學檢測方法、磁學檢測方法、渦流檢測方法、射線檢測方法和超聲檢測方法等幾類。接下來小編就簡單的爲大家介紹一下這幾種方法。
1 電學檢測
常用於鋼結構殘餘應力檢測的電學檢測有電阻式應變檢測法和振弦式應變檢測法。
（1）電阻式應變檢測法
工作原理：金屬絲的電阻應變效應即金屬絲電阻隨機械變形而改變的物理現象，其在不同方向的外力作用下，所產生的變形量不同。
優點：結構簡單、成本低、技術成熟、檢測精度高、適用於動態應力監測；
缺點：應變片需要粘貼，不能長期使用，檢測靜態應變和殘餘應力時需要與鑽孔法或壓痕法配合，屬於有損檢測方法。
實際應用：電阻式應變檢測的應用範圍很廣，如管道鋪設過程應力監測、起重機應力監測，鐵軌參與應力檢測，海上採油平臺樁管動應力監測等。
（2）振弦式應變檢測法
工作原理：在結構受力之前，在所測結構上粘貼或用其他方式固定鋼弦式表面應變計。在結構受力後，表面應變計內置鋼弦的頻率會發生變化，通過測量頻率的變化，並由標定的應變-頻率迴歸曲線，計算出所測結構物在作用力下的應變。
優點：高精度，高靈敏度、防水性能好、耐腐蝕、長期穩定性好、適合於動態應力監測。
缺點：鋼弦式表面應變計的安裝不太方便，且只能檢測應力的變化量。
應用：可廣泛應用於地鐵基坑圍護結構鋼支撐的應力監測、連續鋼構橋不對稱懸臂施工應力監測、船舶應力監測等。
2 磁學檢測方法
常用於鋼結構殘餘應力檢測的磁學檢測方法有磁應變法、磁聲發射法和金屬磁記憶法。
（1）磁應變法
工作原理：利用鐵磁性物體的逆磁致伸縮效應，在無應力作用時，可認爲是磁的各向同性體，當發生彈性變形時，則產生磁各向異性，即各個方向的磁導率的變化來反映應力的變化。
優點：方便、簡單、快速、準確
缺點:只能用於檢測鐵磁性材料
應用：油井套管應力檢測、鋼結構橋樑的焊接殘餘應力檢測等
（2）金屬磁記憶檢測
工作原理：鋼結構由於疲勞和蠕變而產生的微裂紋會在缺陷處出現應力集中，由於鐵磁性材料存在磁機械效應，故其表面上的磁場分佈與部件應力載荷有一定的對應關係，可通過檢測部件表面的磁場分佈狀況間接的對構件的缺陷和應力集中部位進行診斷。
優點：與其他磁學檢測方法相比，金屬磁記憶檢測不需要磁化，不需要對材料進行表面處理，設備輕便
缺點：只能用於檢測鐵磁性材料，通常只能實現定性檢測，需與其它方法配合後才能完成定量檢測
應用：鋼結構應力檢測、焊縫質量評價、壓力容器對接焊縫應力檢測。
（3） 磁聲發射法
磁聲發射是一種用磁場作爲激勵、利用聲信號完成應力檢測的方法。鐵磁性材料內存在磁矩方向的各向異性的磁疇，各磁疇之間由疇壁相互分開，在外部磁場的作用下將產生磁疇的突然運動和磁化矢量的轉動，從而以應力波的形式向周圍傳播，產生聲發射現象。這種方法可應用於焊接及熱處理後的應力檢測、鋼鐵構件使用過程中應力變化的監測、鑽桿殘餘應力檢測等。
3、脈衝渦流檢測法
工作原理：鋼結構在某一方向受力產生變形時，其長、寬厚度會發生變化，從而使其電阻率發生相應的變化（壓阻效應），導致渦流分佈和磁場發生變化。通過測量瞬態輸出電壓信號的變化大小，就可以得到鋼結構相關參數的狀態信息。
優點：脈衝渦流檢測應力具有方便、快速、準確等優點。材料的壓阻效應使得脈衝渦流檢測方法在殘餘應力評估方面有巨大優勢。
缺點：只能測出電導率和磁導率的乘積，兩者的影響有待分離，目前研究主要對非鐵磁性的導電材料（鋁合金等）
4、X射線衍射法
工作原理：當多晶材料中存在內應力時，必然存在內應變與之對應，導致其內部晶面間距發生變化，以及X射線衍射譜線產生位移。通過分析衍射峰位置的變化，根據彈性力學原理，就可以測量出材料中內應力大小及方向。
優點：能測量出絕對殘餘應力，精度較高，可達到10Mpa;
缺點：設備價格昂貴，操作複雜，受材料晶粒度影響較大，對材料表面狀況要求嚴格；只能檢測表面應力，在測內部應力時必須剝層
應用：體育館等建築的鋼結構應力檢測、航空發動機葉片參與應力監測。
5、超聲檢測
工作原理：超聲波可穿透物體，且其聲彈效應主要取決於材料內部的應變大小，因此可利用超聲波的聲彈常數與應力之間的特定關係來檢測材料的殘餘應力
優點：使用靈活、無破壞、成本低，檢測深度較深
缺點：需使用耦合劑、檢測精度有限，對形狀複雜、小而薄、不均勻材料檢測困難
應用：鋼結構表面應力檢測，電力機緊固件裝配應力檢測，冷軋輥應力檢測等
隨着無損檢測技術的不斷髮展，聲發射、紅外熱成像、光纖傳感、電子散斑干涉、激光超聲檢測及裂紋柔度法等其他無損檢測方法在鋼結構的應力檢測中的應用也越來越廣泛。隨着無損檢測技術的進一步發展，將會有更多的檢測方式出現，使得殘餘應力檢測的精度和自動化水平進一步提高。
來源：無損檢測設備網