新版X射线残余应力测定国标中的新技术与新要求

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(上海材料研究所, 上海 200437)

新版X射线残余应力测定国标中的新技术与新要求

巴发海,李勇,李凯

(上海材料研究所, 上海 200437)

简要介绍了现行的X射线残余应力测定的国内外标准及国标(GB/T 7704)的历次制修订情况，并对新版X射线残余应力测定国标的修订背景、依据以及内容结构作了说明，重点对新版国标中的新技术、新方法和新要求等进行了解析，以期给我国残余应力测试工作者、测试设备制造者以及实验室管理者提供必要的技术和方法支持。最后就新版国标中存在的一些问题进行了分析讨论。

X射线衍射；残余应力测定；GB/T 7704； 新技术； 新要求

X射线衍射法作为一种无损定量化比较准确的残余应力测定方法，广泛地应用在零件加工、设备制造安装等质量控制环节以及失效分析和安全评估等方面，对提高产品质量、防止产品早期失效等起到了非常重要的作用[1]。X射线衍射法测定残余应力的理论非常成熟，但受限于制造技术，早期的设备无法充分满足测试理论和方法的全面需求。目前国内研究院所、高校和企业使用的X射线应力测试设备除了国产仪器之外，还有来自芬兰、加拿大、日本、美国等的进口仪器。

近年来，随着残余应力测试设备制造技术的快速发展，长期以来相关标准的技术滞后使得标准与设备的矛盾愈来愈突出，缺少足够的设备检定技术依据，测试方法无所适从，各实验室很难进行测试数据的比对和能力验证，实验室认可常常也无法有效进行。2008年，欧盟发布了新的标准[2]，对X射线残余应力测试的技术和方法等诸多方面进行了更新，上述一些困扰业界多年的实际问题得到了比较好的解决，新标准获得了业界的一致认可。纵观我国最早的X射线应力测定方法标准GB/T 7704-1987及现行的GB/T 7704-2008[3]，其技术要求过于简单，技术水平较低，主要根据当时我国应力测试设备的制造现状而制定，无法及时与国际先进技术同步。2012年，在国家无损检测标准化委员会的直接推动下，国家标准化委员会批复同意启动了GB/T 7704-2008的修订工作，该工作由上海材料研究所牵头，邯郸爱斯特应力技术有限公司、上海爱派克应力技术有限公司以及中国科学院力学研究所等单位共同参与，并于2015年9月在上海召集来自全国高校、研究院所以及制造企业等的20余位业内专家进行了标准的研讨定稿工作，最终于2015年12月完成了标准的修订工作，新标准预计于2017年年底出版发布实施。

为进一步推动我国的残余应力测试工作，提升对相关标准的理解和执行，提高设备制造水准和促进实验室认可工作，作为标准修订工作的主要负责人，笔者对新版GB/T 7704中的新技术与新要求进行了全面的解析。

1 国内外X射线衍射法测定残余应力标准

残余应力的测定方法多种多样，如钻孔应变释放法(GB/T 31310-2014)、全释放应变法(GB/T 31218-2014)、电磁检测方法(GB/T 33210-2016)、X射线衍射方法(GB/T 7704-2008)、中子衍射方法(GB/T 26140-2010)、超声临界折射纵波检测方法(GB/T 32073-2015)、压痕应变法(GB/T 24179-2009)等，这些方法的适用范围各不相同。其中，X射线衍射法因其无损、可靠、实用、原理成熟、方法完善等特点，得到了比较广泛的应用。目前已发布的X射线衍射法测定残余应力标准主要有欧盟、美国、日本以及我国标准[4]，各标准之间的比较列于表1。

表1 各国X射线残余应力测定标准的比较Tab.1 Comparison of standards for residual stress measurement by X-ray of several countries

2 X射线衍射法残余应力测试国标的制修订发布情况

国内最早的X射线衍射法残余应力测试标准GB/T 7704-1987发布于1987年，其主要内容采标自日本标准。受限于当时的软件水平、测试技术、探测器制造技术和数据采集技术，GB/T 7704-1987存在许多不足：首先其内容相对简单，术语和定义仅6条，定峰方法只有半高宽和抛物线两种，整个标准只有7页；其次其应用范围窄，仅适用于铁素体钢系和奥氏体钢系某一给定方向的平面应力；另外只能采用CrKα和CrKβ射线源，采用计数管扫描寻峰，寻峰方式工作效率较低。

GB/T 7704-2008是GB/T 7704-1987的修订版，经过20多年的发展，设备制造技术有了较大提升，方法也有了较大变化，当时欧盟标准尚未发布，但SAE(美国汽车工程师协会)规范已能检索到。考虑到国内设备的实际情况，GB/T 7704-2008对设备并没有提高要求，零应力检定仍然保持和GB/T 7704-1987的相同，但是在术语定义、定峰方法、测试方法等方面作了扩展。例如：定峰方法增加了重心法；计算机技术的飞速发展使计算更加简单，故删除了GB/T 7704-1987中推荐的sin2ψ计算表并增加了交相关定峰法，同时对同倾法和侧倾法作了更详细的附录图示说明。GB/T 7704-1987中6.2节测量装置示意图限制了设备发展，因此在GB/T 7704-2008中将其删除，但GB/T 7704-2008仍然没有涉及三维应力测试且设备也仅局限于应力仪。

3 新版国标的修订原则、要求和结构

3.1修订原则和要求

EN 15305:2008于2008年发布实施，其新的技术、方法和对设备的高要求对我国设备和标准形成了很大的压力。新版残余应力测定国标(以下简称为新版国标)的内容主要参考EN 15305:2008和当前设备最新技术编写，相比EN 15305:2008更注重实用性。新版国标的修订原则和要求是：遵循通用、实用、便捷的原则，既要紧跟国际标准前沿技术，又要符合我国测试需求，以期达到标准的先进性和实用性。对应力测试中相关学术性的部分，如EN 15305:2008中深入的学术性讨论、有关最新研究进展等内容，尽管体现了现代先进的研究成果，但还无法完全融入测试方法中，要求可操作性强的新版国标暂不采用，对其中一些解释性的内容，视情况部分采纳。JB/T 9394-2011《无损检测仪器 X射线应力测定仪技术条件》中对设备的技术要求过于简单，无法满足现代先进的制造技术和数据处理技术，因此新版国标对此作了较多的补充。欧盟标准中已囊括目前国内测试设备(包括衍射仪和应力仪)和现代先进技术，因此新版国标将会体现各种测试方法，同时更符合国内的操作习惯，考量到不同国家和地区标准之间的等同性，参数和公式方面也会尽量统一。

3.2内容结构和主要变化

新版国标在结构上和欧盟标准差异较大，完全按照我国标准的要求体现了中国的技术水平和使用习惯。新版国标的内容结构如图1所示，其中虚线框为新增加内容。

图1 新版国标的内容结构Fig.1 Content structure of the new national standard: a) the text; b) the appendix

4 新版国标的新内容

4.1符号、术语和定义

相对于GB/T 7704-2008，新版国标增加了大量的计算中所涉及到的符号，同时给出了相关的术语及其定义，如残余应力、衍射峰、衍射角、衍射峰位角2θ、半高宽、衍射晶面方位角ψ、应力方向平面、ψ平面、扫描平面、2θ平面等。

4.2三维应力计算及平面应力简化

在假定剪切应力为零的条件下，新版国标基于三维应力公式推导出了GB/T 7704-2008中所采用的平面应力公式，从而把三维应力方程和GB/T 7704-2008中的平面应力衔接起来。

4.3测试仪器

新版国标推介的应力仪，除了采用传统机械扫描式探测器的设备之外，增加了采用单个线阵探测器和双联线阵探测器的仪器。单个线阵探测器在国内外残余应力测试的历史中占据了一定的地位，但是由于它以逐点扫描(还有连续扫描)的方式采集衍射信息，工作效率比较低，测角仪的结构也会比较复杂。双联线阵探测器可将线阵探测器直接定位在名义衍射角的位置，多通道同时接收衍射信息，一般可在数十秒内获得整条衍射曲线，工作效率高，测角仪也小巧轻便。实际使用中可结合测试方法利用单个或双联探测器提高测定结果的准确度，同时需注意合理确定探测器的角度分辨率和覆盖范围。这里有必要指出，采用双联线阵探测器也有弊端，例如它无法实现固定ψ法(见本文5.2节)。

4.4适用范围

新版国标的适用范围从GB/T 7704-2008的以铁素体钢和奥氏体钢为主，延伸至所有多晶体材料。标准的适用范围进一步扩大，同时也提出了可能影响测试结果的因素。需要特别指出的是，新版国标原则上适用于具有足够结晶度，在特定波长的X射线照射下能够得到连续德拜环、晶粒细小、无织构的各向同性多晶体材料。在下列条件下新版国标存在局限性：①试样表面或沿层深方向存在较大的应力梯度；②材料存在强织构；③材料晶粒粗大；④材料为多相材料；⑤衍射峰重叠；⑥衍射强度过低，衍射峰过分宽化。

4.5测定结果的评估和测定不确定度影响因素的分析

GB/T 7704-2008中缺少对测定结果的分析评估内容，唯一的误差分析来源于2θ-sin2ψ的非线性误差，并非严格意义上测试结果的真实误差，而在新版国标中增加了测定结果的评估要求和测定不确定度影响因素的分析。

5 新版国标的新技术

5.1三维应力测试原理

根据弹性力学理论，在宏观各向同性多晶体材料的O点，由φ和ψ(图2)确定的OP方向上的应变可以用式(1)～(3)来表述

式中：τ12为O点以S1为法线的平面上S2方向的切应力。

式中：τ13为O点以S1为法线的平面上S3方向的切应力；τ23为O点以S2为法线的平面上S3方向的切应力。

图2 三维应力计算坐标系Fig.2 The coordinate system for three dimensional stress calculation

对于大多数材料和零部件来说，X射线的穿透深度只有几微米至几十微米，因此通常可假定σ33=0。在平面应力状态下，τ13=τ23=σ33=0，则式(1)变为

如果用2θφψ来表示，则式(5)也可表示为

从而得到GB/T 7704-2008中2θφψ与sin2ψ的线性关系(图3)，JSMS-SD-10-2005英文版也是如此，但日文版中的计算公式则完全和EN 15305:2008中的一致。

图3 2θφψ与sin2ψ的线性关系Fig.3 The linear relationship between 2θφψ and sin2ψ

图与sin2ψ的函数关系Fig.4 The functional relationship between and sin2ψ

5.2X射线残余应力测试方法中的新技术

(1)ω法、χ法与同倾法、侧倾法的关系与统一性

新版国标与GB/T 7704-2008的最大不同之处是基于现有不同种类衍射装置的几何布置，把EN 15305：2008试验方法中的ω法、χ法与中国、日本等国家通行的同倾法、侧倾法统一起来。同时，新版国标给出了衍射仪和应力仪两种仪器的应力测试示意图，其中基于衍射仪及线阵探测器的方法是本次标准修订的重点。

在新版国标中应力测定的方法可分为：①同倾固定ψ0法(国外标准称ω法)；②同倾固定ψ法(θ-θ扫描，或θ-2θ扫描)；③侧倾法(国外标准称χ法)；④双线阵探测器侧倾法(国外标准称修正χ法)；⑤侧倾固定ψ法；⑥粗晶材料摆动法。

同倾法即应力方向平面(ψ平面)与扫描平面(2θ平面)相重合的应力测定方法。固定ψ法则具有更加明晰的物理意义，对于具有轻微织构或晶粒稍微粗大的材料，此方法可以显示其优势，因为该方法可以在一定程度上避免因参与衍射晶粒群的改变和参与衍射晶粒数目的变化而致使衍射峰发生畸变。侧倾法(χ法)是应力方向平面(ψ平面)与扫描平面(2θ平面)相互垂直的应力测定方法。该方法的特点是衍射峰的吸收因子作用很小，有利于提高测定精度，2θ范围与ψ范围可以根据需要充分展开。对于某些材料需要时可以使用峰位较低的衍射线(例如峰位在145°之下)测定应力，这对于某些形状的工件或特殊的测试部位具有更好的适应性。侧倾固定ψ法是侧倾法与固定ψ法的结合，吸收因子恒等于1，因此衍射峰的峰形对称，背底不会倾斜，在无织构的情况下衍射强度和峰形不随ψ角的改变而变化，有利于提高定峰精度。

(2) 增加了双线阵探测器侧倾法

图5 应力仪双线阵探测器ω法示意图Fig.5 Schematic diagram of the ω method with double linear-array detectors for stress analyzer

图6 衍射仪双线阵探测器侧倾法(修正χ法)示意图Fig.6 Schematic diagram of the modified χ method with doulde linear-array detectors for diffractometers: a) starting position with ω=90°，φ=χ=0°;b) starting position with χ=60°，φ=0°

双线阵探测器是近年来出现的计数装置，在衍射仪和应力仪中侧倾法的几何布置如图5和图6所示。计算时取两个探测器测得应变的平均值，用于计算其对于sin2ψ0的斜率，修正后方可得到正确的应力。图5中：OZ为O点试样表面法线；OX为应力方向；1为2θ平面；X为X射线管；DL为左探测器；DR为右探测器；NO为入射线；2θL为左探测器测得的衍射角；2θR为右探测器测得的衍射角；ONL为左衍射晶面法线(对应于2θL)；ONR为右衍射晶面法线(对应于2θR)。

(3) 附录中增加了X射线弹性常数的测定方法

此外，附录中还提出了等强度梁法试验测定X射线弹性常数和应力常数K(附录D)的方法。这是完全符合力学理论且经数十年来业界公认的仪器出厂检定方法，此次列入新版国标，以给仪器提供更多的参数测试方法。

(4) 附录中提供了在平面状态下测定和计算主应力大小和方向以及剪切应力的公式

在平面应力状态下，在试样表面指定相互垂直的x，y方向上，分别测定x，y方向和其间45°方向的应力σx，σy，σ45°，根据弹性力学，可以计算出试样表面主应力σ1和σ2的大小和方向，还可以计算出切应力τxy。

(5) 附录中增加了LQ(实验室认可)和ILQ(实验室间认可)应力参照样品和设备检定的方法和程序

附录B增加了LQ和ILQ应力参照样品和设备检定的方法和程序。实验室认可应力参考标样应具有微观结构的高度均匀性以及应力的长期稳定性。建议使用简单几何形状的样品，确保样品平整和表面粗糙度低。应力水平应该足够高，以减小测试中的相对误差，在经过仔细校准的测角仪上进行多次测试。仪器指示的测试点中心、X射线光斑中心、测角仪回转中心三者的重合精度是决定应力测定准确度的关键。

6 新版国标的新要求

6.1样品

根据应力测定基本原理，要求被测材料晶粒细小且均匀性好。在测试点的大小不属于微区的情况下，材料的晶粒尺寸宜为10～100 μm。要求已知材料中主要相的晶体类型和衍射晶面指数、X射线弹性常数或应力常数，要求被测材料是各向同性的，材料中无明显织构。判断材料中的织构度可遵循如下规定：如对应于各个ψ角的衍射峰积分强度，其最大者和最小者之比大于3，可判定材料的织构较强。测定涂层的残余应力时，应以涂层材料和基体材料的衍射峰不相互重叠为前提条件，应注意到涂层材料的弹性常数与块状材料的未必相同。对存在织构、晶粒粗大、大应力梯度、多相材料、穿透深度大、涂层、薄膜等样品应充分注意方法的局限性。

6.2仪器

如前所述，JB/T 9394-2011应力仪器技术指标非常简单，在设备功率、测角仪、软件功能等验收方面都没有详细的技术指标，不满足现代测试仪器的先进性，而且JB/T 9394-2011引用了GB/T 7704-2008这一方法标准，显然并不合适。

GB/T 7704-2008中补充要求仪器应具有多种定峰功能，规定了测角仪在零应力试样下的偏差和综合稳定度，规定了应定期采用零应力试样进行检定或校准、零应力5次测定误差不大于±25 MPa等技术指标。

EN 15305：2008满足了测试和研究的需求，对仪器的功率等参数并没有规定。结合日本标准JSMS-SD-10-2005的技术要求和国内仪器的现状，新版国标提出仪器的最高管压不宜低于30 kV，最大管流不宜低于10 mA。

同时，为了和EN 15305：2008保持同步，新版国标要求仪器具有可设置的准确的φ角、ψ角和χ角，以配合三维应力测试过程所必须的参数设定。这个规定对于衍射仪而言是必备要求，对国产应力仪而言则相当于提高了仪器的制造要求。

线阵/面探测器是目前比较先进的计数装置，单点扫描探测器在国产某些型号的仪器上仍在使用。使用线阵/面探测器通过θ-θ扫描或θ-2θ扫描可实现固定ψ法，且允许采用稍宽的接收窗口实现卷积扫描，以便获得较高的衍射强度；而线阵探测器可一次获得整条衍射曲线；面探测器可一次获得整个或部分德拜环。线阵/面探测器能显著节省采集衍射曲线的时间，提高测试工作效率，但是要求线阵探测器具有一定的能量分辨率、角度分辨率和2θ覆盖范围，以获得适宜的衍射曲线峰背比和完整、比较平滑的衍射峰，且应避免因探测器饱和而扭曲衍射峰形。

测角仪的技术要求如下：①2θ回转中心、ψ回转中心、X射线光斑中心、仪器指示的测试点中心四者应相重合，检验此重合精度和测量准确度使用经纬仪、荧光屏和无应力粉末试样；②线阵探测器本身覆盖的2θ宽度宜不小于衍射峰半高宽的3倍；③ψ0角或ψ角的设置精度应在±0.5°之内；④应具备用以指示测试点和应力方向的标志；⑤应有明确的标定距离，即测角仪回转中心至测角仪上指定位置的径向距离，并应具备调整距离的装置和手段；⑥应有ψ0角或ψ角的指示，并应具备校准ψ0角或ψ角的装置和手段；⑦X射线管窗口宜装备用以选择光斑形状和尺寸的不同规格的狭缝或准直器；⑧应配备Kβ辐射滤波片。

设备的机械或电子器件有重要变化之后，也必须对设备重新进行检定。设备检定应包括一个无应力的参考样品和一个应力参考样品的测试(ILQ试样或LQ试样)。

6.3测定程序

(1) 给出了选择测定方法的原则：在条件具备的情况下，尽量选择侧倾法、固定ψ法；对于晶粒粗大的材料可选择摆动法。

(2) 给出了不同材料的辐射、衍射晶面和应力常数的选择表。

(3)φ角和ψ角的选择：测定前应校准ψ角或ψ0角，ψ角宜选择为0°～45°，个数宜选择4个或更多；选择时宜使sin2ψ数值间距近似相等。

在确认垂直于试样表面的切应力τ13≠0或τ23≠0，或者二者均不等于零的情况下，为了测定正应力和切应力，除了ψ=0°之外，还应对称设置3～4对或更多对正负ψ角。最好在更大的范围里选择更多的独立φ角，在每一个φ角，ψ角建议9个以上。采用不假定剪切应力为零的完整应力方程和椭圆拟合方法，否则会出现系统误差。

在ω法的情况下，建议负ψ角的设置通过φ角旋转180°来实现。在张量分析中应至少设定3个独立的φ方向，如果测量前主应力方向已知，一般φ角取0°，45°和90° 。

(4) 应对测定结果进行概略性评估和不确定度分析。

6.4应力参考样品的制备与设备定期检定

6.4.1 基本要求

仪器检定是本次国标修订的亮点之一。相对于GB/T 7704-2008，新版国标对参考样品的制备方法和仪器检定认可程序都给出了明确的技术要求和定量判定依据，使得仪器的检定、校准和期间核查有了具体的方法和程序依据，解决了长期以来残余应力测试没有参考样品、无法进行实验室间比对、无法开展能力验证以及实验室认可等难题。其中，无应力铁粉、LQ/ILQ应力参考样品是主要方法，提出等强度梁试验可作为检验仪器测定准确度的另一手段。

设备检定过程要求包括一个无应力的参考样品和一个应力参考样品(ILQ试样或LQ试样)的测试。如果有条件的话，资格认证应优先在ILQ应力参考样品上进行。

使用的无应力粉末参考样品应该有一个与被测样品衍射峰相似位置的衍射峰，粉末应有较细的晶粒以及足够的衍射强度，必要时可以对粉末进行退火处理，以减小衍射峰的宽化效应。

6.4.2 无应力参考样品的制备要求与仪器检定过程

无应力参考样品仍然采用粉末样品，但新版国标对其制备过程给出了详细的步骤和要求，并特别指出不能采用能够溶解粉末或者基底的溶剂，切勿采用引起化学作用(比如聚合作用)的物质，避免产生应力。

检定过程中如果仪器测试无应力粉末的结果满足如下条件，则可判定参考样品通过认证。

对于无应力铁粉，使用CrKα辐射和(211)晶面，仪器连续测试不少于5次，所得应力平均值应在±14 MPa以内，其标准差应小于等于7 MPa，仪器零应力通过检定。

6.4.3 LQ和ILQ应力参照样品的制备要求和仪器检定过程

新版国标在附录中增加了LQ和ILQ应力参照样品的制备方法和评价原理。

(1) LQ应力参考样品及设备检定

LQ即实验室内部认证的应力参考样品，即实验室生产的已知应力参考样品。其特性参数有：正应力σref及其可重复性rσref；切应力τref及其可重复性rτref；平均宽度Lref及其可重复性rLref。

使用LQ应力参考样品进行设备检定，测试应力若满足以下条件，则仪器通过检定。

式中：σref为LQ试样的正应力；σdetermined为测定的应力参考样品的正应力；τref为LQ试样的切应力；τdetermined为测定的应力参考样品切应力；Lref为LQ试样衍射峰的平均宽度；Ldetermined为测定的应力参考样品衍射峰的平均宽度；rσ，rτ，rL为LQ样品的重复性。

(2) ILQ的应力参考样品及设备检定

一个合格的实验室间认证的应力参考样品应通过几个实验室进行检测。试样的参考值正应力σref、切应力τref、正应力和切应力再现性Rσ和Rτ以及重复性rσ和rτ，应至少通过5个实验室分别测试而获得。在无法得到认证标样的情况下，各实验室可以自由组合制造和表征ILQ参考样品。

在ILQ应力参考样本上进行的资格认证步骤如下：①选择进行资格认证(或检定)时在样本上进行重复测定的次数n(n>4)，且应对n进行报告；②计算正应力和切应力的临界差异值DC，见式(14)～(15)：③计算ILQ样本n次测定的σi和τi(i=1～n)，并求出其平均值，见式(16)～(17)；④如果正应力和切应力满足式(18)～(19)，则认定为合格或检定通过。

7 结果的评估与不确定度评定要求

误差和不确定度是测试工作者最为关心的问题，也是测试报告的质量体现。X射线残余应力的测定结果相对于其他高精度测试而言，误差来源较多，不易获得精确的测试结果，因此对结果进行客观的评估就显得非常重要。GB/T 7704-2008没有不确定度方面的论述，仅仅给出了平面应力条件下系统误差的计算方法。对于测试结果的评估实际上分为两个层次：首先是对测试应力的正负和绝对值数量级的概略性判断，即判断应力的正负性和数量级是否符合预期；其次是测量不确定度计算。

新版国标给出的所谓的不确定度仍然是拟合直线的偏离度，严格意义上不能称为不确定度。不确定度应由试样材料问题引入的不确定度、由系统效应引入的不确定度和由随机效应引入的不确定度3个分量构成。一般来说，在具有足够的衍射强度和可以接受的峰背比、对应于不同ψ角的衍射峰积分强度相差不甚明显的条件下，如果不超过下述的正应力不确定度与切应力不确定度的评判标准规定，或者试验数据点顺序递增或递减，则不确定度的主要分量可能是由随机效应引入的，一般通过改善测试条件来减小随机效应的影响；如果改善测试条件对降低不确定度无明显效果，试验数据点呈现无规则跳动或有规则振荡，则应主要考虑材料本身的因素。

8 结束语

新版GB/T 7704囊括了国内外的各种仪器，把国内外的各种测试方法统一起来，相对于GB/T 7704-2008中的技术更先进，内容更加全面，兼具实用性和操作性。三维应力的测定、剪切应力的计算以及仪器的检定等是本次修订的重点，新版国标提出了测试结果的评估方法以及如何开展实验室间的测试结果的比对，为实验室间的能力验证和比对以及实验室认可提供了依据。

尽管如此，X射线应力测定技术仍然存在不少问题需要测试工作者和设备制造商来解决，比如我国尚缺少有资质的合法授权的仪器检定机构，造成计量认证存在困难，仪器检定和校准无法和实验室同步纳入中国合格评定国家认可委员会认可。应力仪的设备标准尽管近期进行了修订，但内容乏善可陈，技术陈旧，需要进一步更新以符合现代仪器的最新发展。

新版国标规定了LQ/ILQ样品的制备方法、仪器的检定步骤和判定依据，但仍然局限于实验室内控参考样品或实验室间的协作定值，缺少国家层面的认可，实际上仍然没有严格意义上的标样(有证标样)，国外同行也同样面临此类问题，因此标样认可领域的技术研发仍然是未来的重要发展方向。近年来，一种基于完整德拜环和面探测器的cosα方法已经推向市场[1,5]，仪器集成度高，测试效率高，更适用于快速测试和现场测试，但面临的难题仍然是缺少标准依据。可见，标准的持续研究和修订也是未来的一个重要发展方向。此外在新版国标中，尽管不确定度评定与表征方面已有较多篇幅的规定和要求，但定量化的全面的评定与表征还需要开展大量的工作，可以肯定这也是下次标准修订工作的重点之一。

[1] BELASSEL M, PINEAULT J, CARATANASOV N,etal. Comparison of residual stress measurement techniques and implementation using X-ray diffraction[C]∥The 10th International Conference on Residual Stress. Sydney: [s.n.], 2016.

[2] EN 15305:2008 Non-destructive testing-Test method for residual stress analysis by X-ray diffraction[S].

[3] GB/T 7704-2008 无损检测 X射线应力测定方法[S].

[4] ASTM E915-2016 Standard test method for verifying the alignment of X-ray diffraction instrumentation for residual stress measurement[S].

[5] LIN J, MA N, LEI Y,etal. Measurement of residual stress in arc welded lap joints by cosαX-ray diffraction method[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2016, 243: 387-394.

NewTechnologiesandNewRequirementsinNewVersionofNationalStandardforResidualStressMeasurementbyX-ray

BAFahai,LIYong,LIKai

(Shanghai Research Institute of Materials, Shanghai 200437, China)

The current standards for residual stress measurement by X-ray at home (GB/T 7704) and abroad, and the development and revision situation of all the previous national standards were introduced briefly.The revision background, revision basis and the content structure of new version of the national standard for residual stress measurement by X-ray was illustrated, and the new technologies, new methods and new requirements were discussed in detail, and it was expected to provide necessary technology and method support for residual stress testers, equipment manufacturers and laboratory managers. Finally, the existing problems in the new national standard were analyzed briefly.

X-ray diffraction; residual stress measurement; GB/T 7704; new technology; new requirement

2017-04-12

巴发海(1966-)，男，教授级高工，博士，主要从事残余应力测试、失效分析与安全评估、持久、疲劳与断裂力学等方面的研究，bafahai@163.com

10.11973/lhjy-wl201709001

TG115.2

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：1001-4012(2017)09-0615-09