压力表用铜合金管残余应力检测 第三方检测

压力表用铜合金管残余应力检测是评估该类管材在加工（如冷拔、冷轧、弯曲、焊接、胀形等）或热处理后，内部是否存在因塑性变形或温度变化而残留的应力的重要检测项目。

残余应力不像化学成分、力学性能那样直观，但它对压力表用铜合金管的尺寸稳定性、弹性性能、疲劳寿命、长期可靠性、形变趋势（如应力松弛、变形、开裂）等具有显著影响，尤其在精密仪表、弹性敏感元件（如弹簧管）中，残余应力控制是保障压力表精度与寿命的关键因素之一。

什么是残余应力？

残余应力（Residual Stress） 是指：

在没有外部载荷作用下，材料或构件内部依然存在的自平衡的宏观或微观应力，它是由于不均匀塑性变形、热胀冷缩不匹配、相变等因素引起的。

对于压力表用铜合金管，常见的残余应力来源包括：

为什么压力表用铜合金管要检测残余应力？

✅ 对压力表（尤其弹簧管类弹性元件）而言，残余应力可能带来以下问题：

✅ 尤其对于 压力表核心部件——弹簧管（通常为黄铜管，如 H62），其在加工成型后往往带有较高的残余应力，必须进行检测与控制，以确保仪表长期稳定、可靠地工作。

压力表用铜合金管残余应力检测方法

目前，检测金属材料残余应力的方法主要分为 有损检测 和 无损检测 两大类。针对铜合金管，常用方法如下：

1. 有损检测方法（破坏性，精度高）

（1）钻孔应变法（Hole Drilling Method，Zui常用！）

• 原理：在待测部位钻一个小孔（通常 Φ1.0~1.5 mm），释放局部残余应力，通过应变片测量释放的应变，再计算出原始残余应力值；

• 特点：

• 精度较高，广泛认可；

• 有损，但破坏区域小，适用于管材局部检测；

• 可测 表面及近表面残余应力（浅层，约 0.5~2 mm 深）；

• 适用对象：铜合金管、弹簧管、精密成型件；

• 标准参考：如 ASTM E837、HB/Z 78、GB/T 31310 等；

✅ 推荐用于：压力表弹簧管、关键部位残余应力定量检测

（2）剥层法（Layer Removal / Sectioning）

• 通过逐层去除材料，测量每层去除后的变形或应变，反推残余应力分布；

• 适用于研究 残余应力沿壁厚的分布，但有损且操作复杂；

2. 无损检测方法（不破坏材料，适合批量或在线检测）

（1）X 射线衍射法（XRD - X-ray Diffraction）

• 原理：利用 X 射线在晶体材料中的衍射角偏移，计算晶格畸变，从而推算残余应力；

• 特点：

• 无损、快速、可测表面残余应力；

• 适用于 高结晶度材料（如钢、钛合金），对 铜合金（面心立方，FCC） 的检测灵敏度略低，但仍可行；

• 设备昂贵，需专业操作；

• 标准：ASTM E915、EN 15305 等；

⚠️ 对于 铜及铜合金，由于其为 FCC 结构，衍射峰较宽，应力常数需专门标定，应用不如钢铁广泛，但在科研与高端检测中仍使用。

（2）超声波法（Ultrasonic Stress Measurement）

• 原理：利用声弹性效应，即材料中的声速与残余应力有关，通过测量声速变化推算应力；

• 特点：完全无损，适合在线检测，但精度受材料、温度、耦合剂等影响较大；

• 对铜合金管有一定研究应用，但工业普及度不高；

（3）磁性法（适用于铁磁材料，铜不适用）

• 仅适用于钢铁等铁磁性材料，铜合金为非铁磁材料，此方法无效。

压力表用铜合金管残余应力检测标准（参考）