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焊接温度场及残余应力测量方法总结一、焊接温度场测量方法多年来，基于物体的某些物理化学性质（例如，物体的几何尺寸、颜色、电导率、热电势和辐射强度等）与温度的关系，开发了形式多样的温度测量方法和装置，综合温度测量的现状，按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。
1、接触式测温方法接触式测温方法的感温原件直接置于被测温度场或介质中，不受到黑度、热物理性参数等性质的影响，具有测温精度高、使用方便等优点。
但是对于瞬态脉动特性的对象，接触式测温方法难以作为真正的温度场测量手段。
主要是由于接触法得到的是某个局部位置的信号，如果要得到整个温度场的信号，必须在温度空间内进行合理的布点，才可以根据相应的方法（如插值法等）获得对温度场的近似。
常用的接触式测温方法有，电偶测温法。
热电偶是用两种不同的导体（或者半导体）组成的闭合回路，两端接点分别处于不同温度环境中，与当地达成热平衡时会产生热电势，标定后可用来测量温度。
理想的热电偶测温方法,是将参比端E,再查分度表反置于0℃的恒温槽中,通过测量2个不同导体A和B的热电动势ab求出被测温度t。
由于让参比端保持0℃有时比较困难,实际应用中常常需要参比端恒温处理或温度补偿。
热电偶测温法有几个优点:精度比较高,因为热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响；测量范围大,通常可在-50~1600℃范围内连续测量；结构简单,使用方便。
但是,热电偶测温法也有一定的缺点:每次测量的点数有限(最多几个点),难以反映整个焊接温度场的情况;此外,金属的电阻和熔池中液体的流动会阻碍热传导,从而给热电偶的测量带来一定的误差。
2、非接触式测温法非接触测温法分为两大类：一类是通过测量介质的热力学性质参数，求解温度场（如声学法);另一类是通过高温介质的辐射特性，通过光学法来测量温度场。
非接触式测温方法由于测温元件不与被测介质接触，不会破坏被测介质的温度场和流场；同时，感温元件传热惯性很小，因此可用于测量不稳定热力过程的温度。
残余应力测试方法残余应力是指材料或结构在受力作用后，未完全消除的应力。
残余应力的存在可能会对材料的性能和结构的稳定性产生影响，因此对残余应力进行测试和评估是非常重要的。
一、残余应力的形成原因1. 加工过程中的应力：在材料加工过程中，由于变形、切削或焊接等操作，会引入应力，这些应力可能会在材料中残留下来。
2. 热应力：材料在加热和冷却过程中，由于热胀冷缩不均匀，会产生热应力，这些应力也可能会残留下来。
3. 外部载荷：材料受到外部力的作用，如压力、拉力或弯曲力等，会导致材料产生应力，这些应力也可能会残留下来。
二、残余应力的测试方法1. X射线衍射法：通过测量材料中晶格的畸变程度来间接推测残余应力的大小和方向。
2. 中子衍射法：利用中子的衍射特性来分析材料中晶体的结构和应力状态。
3. 应变测量法：通过测量材料中的应变来推断残余应力的大小和分布。
4. 晶格畸变法：通过分析材料中晶格的畸变情况来评估残余应力。
5. 超声波法：利用超声波在材料中传播的速度和衰减情况来测量材料中的应力。
6. 磁性法：利用材料磁性的变化来分析残余应力的分布和大小。
7. 光学法：通过光学显微镜或偏光显微镜观察材料中的应力畸变情况。
8. 拉伸法：将材料进行拉伸测试，通过测量材料的应变和应力来计算残余应力。
三、残余应力测试的应用领域1. 金属材料：在金属材料的制备和加工过程中，残余应力会对材料的强度、韧性和疲劳寿命等性能产生影响，因此对金属材料中的残余应力进行测试是非常重要的。
2. 焊接结构：焊接过程中产生的残余应力可能会导致焊接接头的变形或裂纹，因此对焊接结构中的残余应力进行测试可以评估焊接接头的质量和可靠性。
3. 玻璃材料：玻璃材料在制备和加工过程中可能会产生残余应力，这些应力可能会导致玻璃材料的破裂或变形，因此对玻璃材料中的残余应力进行测试可以评估其稳定性和可靠性。
4. 复合材料：在复合材料的制备和加工过程中，残余应力可能会导致复合材料的层间剥离或破坏，因此对复合材料中的残余应力进行测试可以评估其性能和可靠性。
焊接结构件表面残余应力测试步骤
焊接结构件表面残余应力测试步骤：
（1）将试件表面贴片部位用细砂纸打磨去除氧化层，打磨方向与应变片丝栅方向成45°
左右；然后用脱脂棉蘸丙醇将贴片部位擦洗干净，并将应变片粘贴面擦洗干净。
图 5.4 焊接结构件残余应力测试
（2）粘贴剂选用：短期一次性试验采用快干胶（502胶水）粘贴。
（3）贴片时在应变片上面盖一张聚乙烯薄膜，用手指均匀地滚压，将多余的粘贴剂和
气泡挤出，使胶层均匀无气泡，位置准确。
（4）贴片时相对湿度不超过65%。
（5）将应变片0°、45°、90°各方向的两根出线分别用电缆与检测仪测量接口（A1、
A2）、（B1、B2）、（C1、C2）连接好，应变片出线一端用烙铁（≤35W）焊接。
（6）按下电源开关，仪器预热30min。
（7）通过键盘切换查看ε1，ε2和ε3的显示数值，待其稳定后清零进入检测状态。
（8）在测量片中心的相应位置上钻盲孔后等待3min，待数值稳定后进行测量值和计算
值的显示和打印。
（9）切断电源，接好线后重复上述步骤，测量其他点。
焊缝及其附近区域的表面残余应力变化较大，为了能够反映熔合线附近的残余应力
分布情况，在环焊缝附近和T型材腹板与贯穿件焊缝附近分别按照图（a）和（b）所
示选择测量点。
由于各测量点间距较小，应变片不能排列在同一条直线上，并且焊接结
构件沿环焊缝圆周方向基本上呈对称分布，因此测量点沿圆周方向分散对称选取。
焊接残余应力的测定
目前，测定焊接残余应力的方法主要可归结为两类，即机械方法和物理方法。
1．机械方法
利用机械加工将试件切开或切去一部分，测定由此而释放的弹性应变来推算构件中原有的残余应力。
包括切条法、钻孔法和套孔法。
2．物理方法
是非破坏性测定焊接残余应力的方法，常用的有磁性法、超声波法和X射线衍射法。
（1）磁性法是利用铁磁材料在磁场中磁化后的磁致伸缩效应来测量残余应力的。
（2）X射线衍射法是根据测定金属晶体晶格常数在应力的作用下发生变化来测定残余应力的无损测量方法。
（3）超声波法是根据超声波在有应力的试件和无应力的试件中传播速度的变化来测定残余应力的。
焊接过程中的温度场与应力场仿真焊接是一种常见的金属加工方法，通过加热和冷却的过程将两个或多个金属零件连接在一起。
在焊接过程中，温度场和应力场是两个重要的物理现象，对焊接质量和工件性能有着重要的影响。
本文将探讨焊接过程中温度场和应力场的仿真分析。
1. 焊接过程中的温度场仿真焊接过程中，电弧或激光等热源会将焊接区域加热到高温，使金属材料熔化并形成焊缝。
温度场仿真可以帮助我们了解焊接过程中的温度分布情况，进而优化焊接参数和工艺。
首先，我们可以使用有限元分析方法进行温度场仿真。
有限元分析是一种基于数值计算的方法，将复杂的物理问题离散化为有限个简单的子问题，通过求解这些子问题来获得整体的解。
在焊接过程中，我们可以将焊接区域离散化为一系列的小单元，然后根据热传导方程和边界条件，求解每个小单元的温度分布。
通过将这些小单元的温度场拼接起来，就可以得到整个焊接区域的温度场分布。
其次，我们还可以使用计算流体力学（CFD）方法进行温度场仿真。
CFD方法是一种基于流体力学原理的计算方法，可以模拟流体的运动和传热过程。
在焊接过程中，焊接区域的气体和熔池的流动对温度场分布有着重要的影响。
通过建立焊接区域的几何模型、设置边界条件和求解流动和传热方程，我们可以得到焊接过程中气体和熔池的温度分布情况。
温度场仿真可以帮助我们分析焊接过程中的热效应，进而优化焊接参数和工艺。
例如，通过仿真分析，我们可以确定合适的预热温度和焊接速度，以控制焊接区域的温度分布，避免产生焊接缺陷和变形。
2. 焊接过程中的应力场仿真焊接过程中的温度变化会引起金属材料的热膨胀和收缩，从而产生应力。
应力场仿真可以帮助我们了解焊接过程中应力的分布情况，预测焊接区域的变形和残余应力。
与温度场仿真类似，应力场仿真也可以通过有限元分析和CFD方法来实现。
在有限元分析中，我们可以将焊接区域离散化为一系列的小单元，并根据材料的本构关系和边界条件，求解每个小单元的应力分布。
通过将这些小单元的应力场拼接起来，就可以得到整个焊接区域的应力场分布。
残余应力检测方法
残余应力是指在物体内部或表面存在的应力状态，它是在外力作用后消失的应力，通常是由于材料的加工、组装或使用过程中产生的。
残余应力的存在会对材料的性能产生影响，因此需要对其进行检测和分析。
下面将介绍几种常见的残余应力检测方法。
首先，非破坏性残余应力检测方法是一种常用的检测手段。
这种方法不会对被检测物体造成破坏，可以实现对材料内部残余应力的测量。
常见的非破坏性检测方法包括X射线衍射法、中子衍射法、超声波法等。
这些方法可以通过测量材料的衍射图样或超声波的传播速度来间接获取残余应力的信息，具有操作简便、效率高的特点。
其次，破坏性残余应力检测方法是另一种常见的检测手段。
这种方法需要对被检测物体进行破坏性处理，通过测量材料的残余应力释放来获取残余应力的信息。
常见的破坏性检测方法包括切割法、钻孔法、环切法等。
这些方法可以通过测量材料在切割或钻孔后的变形情况来间接获取残余应力的信息，具有直接观测残余应力释放的优势。
另外，应变法也是一种常用的残余应力检测方法。
这种方法通过测量材料的应变变化来获取残余应力的信息。
常见的应变法包括全场光学法、电阻应变片法、应变片法等。
这些方法可以通过测量材料在受力后的应变情况来间接获取残余应力的信息，具有高灵敏度、高精度的特点。
总的来说，残余应力的检测对于材料的质量控制和工程应用具有重要意义。
不同的检测方法各有特点，可以根据具体情况选择合适的方法进行应用。
在进行残余应力检测时，需要注意操作规范，确保测量结果的准确性和可靠性。
希望本文介绍的残余应力检测方法对您有所帮助。
焊接残余应力的测试一、实验目的1.了解ASM1.0全自动应力、应变监测记录仪的结构和工作原理。
2.掌握应力释放法的测试原理及操作技术。
二、实验原理焊接残余应力的测量方法，按其原理可分为应力释放法、物性变化法（X 射线法、磁性法）等，应力释放法又可分为小孔法（即盲孔法）、套孔法与梳状切条法（及全释法）。
本实验采用小孔法进行测量。
对板钻小孔可以评价释放的径向应变。
在应力场中去一直径为d 的圆环，并在圆环上粘贴应变片，在圆环的中心处钻一直接为d 0的小孔（图1），由于钻孔使应力的平衡受到破坏，测出孔周围的应力变化，就可以用弹性力学的理论来推算出小孔处的应力。
设应变片中心与圆环中的连线与x 轴的夹角为α，其释放的径向应变r ε和钻孔释放的残余应力之间的关系，可按照带孔无线板的弹性理论，同时承受双轴薄膜应力x σ和y σ（理解为主应力）的条件求解。
()()y x r B A B A σασαεcos cos +++= 2021⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=d d E A μ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=402031421d d d d E B μμ 图1 小孔法所用的应变花示意图为了完全确定未知的双轴残余应力状态（两个主应力σ1和σ2，以及主应力方向β），必须至少在圆环上的三个不同测量方向评价释放的径向应变r ε（如采用三个应变片组成的应变花）。
常用的应变花布置是︒=0α、︒=45α和︒=90α（对应00ε、45ε和90ε）。
()()20090452009000902,1--2-B41A4εεεεεεεσ+±+=三、实验设备及器材1. ASM1.0全自动应力、应变检测仪一台2. 残余应力打孔装置一台3. 焊接铝板一块4. 应变片、瞬干胶水若干四、实验方法与步骤1.将待测部位用砂纸磨至表面光亮，用酒精进行清洗，清除待测部位表面的杂志和氧化物，直到准备粘贴应变片的部位干净为止。
2.将502速干胶均匀涂于应变片背面，迅速把应变片粘在所测位置，轻压使其与工件表面紧密结合，应变片与金属之间无气泡无脱胶现象。
残余应力检测方法残余应力是指在物体内部或表面上存在的一种内部应力状态。
残余应力的存在对材料的性能和使用寿命都有很大的影响，因此对残余应力的检测和分析显得尤为重要。
下面将介绍几种常用的残余应力检测方法。
首先，X射线衍射方法是一种常用的残余应力检测方法。
通过对材料表面或内部进行X射线照射，然后观察X射线的衍射图样，可以得到材料的晶格参数，从而计算出残余应力的大小和方向。
这种方法具有非破坏性、快速、准确的特点，因此在工程实践中得到了广泛的应用。
其次，光弹法也是一种常见的残余应力检测方法。
通过在材料表面或内部施加一定的载荷，观察材料的形变情况，再结合材料的弹性参数，可以计算出残余应力的大小和分布情况。
这种方法适用于各种材料，尤其对于复杂形状和大尺寸的工件也有很好的适用性。
此外，声发射方法也可以用于残余应力的检测。
当材料内部存在应力时，会引起微裂纹的扩展和移动，产生声波信号。
通过对这些声波信号的监测和分析，可以得到材料内部残余应力的信息。
这种方法对于复杂结构和高温环境下的残余应力检测具有独特的优势。
最后，磁性方法也是一种常用的残余应力检测方法。
当材料内部存在应力时，会对材料的磁性产生影响，通过对磁性信号的监测和分析，可以得到材料内部残余应力的信息。
这种方法适用性广泛，可以用于各种金属材料的残余应力检测。
总的来说，残余应力的检测对材料的质量控制和工程结构的安全性具有重要意义。
以上介绍的几种方法都具有各自的特点和适用范围，可以根据具体的情况选择合适的方法进行残余应力的检测和分析。
希望以上内容对残余应力检测方法有所帮助。
焊接残余应力分析及消除方法一、什么是焊接应力焊接应力，是焊接构件由于焊接而产生的应力。
焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。
焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。
当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时，焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形；焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。
在没有外力作用的条件下，焊接应力在焊件内部是平衡的。
焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观。
二、焊接应力的危害焊接残余应力对焊件有 6个方面的影响：①对强度的影响：如果在高残余拉应力区中存在严重的缺陷，而焊件又在低于脆性转变温度下工作，则焊接残余应力将使静载强度降低。
在循环应力作用下，如果在应力集中处存在着残余拉应力，则焊接残余拉应力将使焊件的疲劳强度降低。
焊件的疲劳强度除与残余应力的大小有关外，还与焊件的应力集中系数应力循环特征系数和循环应力的最大值有关其影响随应力集中系数的降低而减弱，随的降低而加剧，随的增加而减弱。
当接近于屈服强度时，残余应力的影响逐渐消失。
②对刚度的影响：焊接残余应力与外载引起的应力相叠加，可能使焊件局部提前屈服产生塑性变形。
焊件的刚度会因此而降低。
③对受压焊件稳定性的影响：焊接杆件受压时，焊接残余应力与外载所引起的应力相叠加，可能使杆件局部屈服或使杆件局部失稳，杆件的整体稳定性将因此而降低。
残余应力对稳定性的影响取决于杆件的几何形状和内应力分布。
残余应力对非封闭截面（如工字形截面）杆件的影响比封闭截面（如箱形截面）的影响大。
④对加工精度的影响：焊接残余应力的存在对焊件的加工精度有不同程度的影响。
焊件的刚度越小，加工量越大，对精度的影响也越大。
⑤对尺寸稳定性的影响：焊接残余应力随时间发生一定的变化，焊件的尺寸也随之变化。
焊件的尺寸稳定性又受到残余应力稳定性的影响。
⑥对耐腐蚀性的影响：焊接残余应力和载荷应力一样也能导致应力腐蚀开裂。
残余应力的测试方法
残余应力的测试方法有多种，以下是其中一些常用的方法：
1. X射线衍射法：该方法通过测量材料中的晶格畸变来确定残余应力的大小。
X 射线经过材料时，会发生衍射现象，通过测量衍射角度的变化，可以得到材料的残余应力。
2. 中子衍射法：与X射线衍射法类似，中子衍射法也是通过测量材料中的晶格畸变来确定残余应力的大小。
中子的波长与晶格间距相近，因此能够更加准确地测量晶格畸变。
3. 应变计法：该方法通过在材料表面粘贴应变计，测量材料的应变变化来确定残余应力的大小。
应变计可以是金属薄片或电阻应变计等，当材料受到应力时，应变计会发生形变，通过测量形变的大小，可以计算出材料的残余应力。
4. 隔离层剥离法：该方法通过在材料表面涂覆一层隔离层，剥离隔离层后测量剩余材料的形状变化来确定残余应力的大小。
由于隔离层起到了保护材料表面的作用，剥离后的材料形状发生变化可以反映出残余应力的大小。
5. 孔隙法：该方法通过在材料中制作孔隙，并测量孔隙的尺寸变化来确定残余应力的大小。
材料中的孔隙会受到应力的影响而发生变化，通过测量孔隙的变化，可以计算出材料的残余应力。
这些测试方法各有优缺点，选择合适的方法应根据具体的材料和测试要求来确定。
（三）焊接变形的基本形式（四）应力测量原理焊接残余应力的测定方法，按其原理可分为应力释放法，x射线法与磁性法等.其中以应力释放法应用较为普遍.而应力释放法又...：焊接残余应力的测定实验目的：1学习采用应力释放法测量焊接残余应力的原理，初步掌握测定接头中焊接残余应力的操作技能；2、加深对于焊接接头中焊接残余应力分布规律性的理解；3、了解焊接法对于残余应力的峰值及分布的影响。
实验原理:（一）钢板中间加热温度达塑性变形温度范围弹塑性炙形加热厘度虚室也隻形葩S!內菊遑旻拉应力中间凳压应力的妾际伸长（二）钢板中间加热温度在弹性变形温度范围弹更性麦形加榆谨度在更柱麦刑临禹内弹塑性支形加热爼皮扈更性支形范禹由暉性变形禅性吏形如热锻度盛弹桂龙形范囲内弾桂仲氐炽热显曼虚弹性复形葩S!内两直炎ik血力中同受圧应力驗娈际伸收（三）焊接变形的基本形式波浪变形弯曲变形波浪变形弯曲变形焊接残余应力的测定方法，按其原理可分为应力释放法，x射线法与磁性法等。
其中以应力释放法应用较为普遍。
而应力释放法又可分为小孔法（盲孔法）、套孔法与梳状切条法，其中又以小孔法对于接头的破坏性最小。
本实验采用小孔法测定在钢板上敷焊后的焊接残余应力。
下图表示一块钻有小孔的钢板，在钢板的应力场中钻出一个小孔(盲孔)以后，应力场原来的平衡状态将受到破坏，使小孔周围的应力分布发生改变，应力场产生新的平衡。
若测得钻孔前后小孔附近应变量的差值，就可以根据弹性力学理论推算出小孔处的内应力。
为了测得这种应变量的变化，在离小孔中心一定部位处贴上应变片，且诸应变片间保持一定角度。
分别测出钻孔前后各应变片的应变值。
便可按下式算出主应力的大小和方向。
其中:2或彳应2(1 +円亠斥+代尸二+尸2：苻 ~~r r- 2mm r 2= 4 mm R二1 ・ 5 mm分别为钉J拙方向应变量建值：H为梢松I；匕职0.25 ；E为材料鹅性模量取210 X 10 9 Pa实验器材:1交流电焊机：用于钢板的敷焊2 yj-22型静态电阻应变测量处理仪yj-22 型静态电阻应变测量处理仪是一种带有8 0 3 9单片微处理机的应变仪，配合yj-22 型转换箱可进行自动测量。
残余应力及检测方法一、残余应力简介及检测方法对比众所周知，工件在制造过程中，会受到各种因素的作用与影响。
当这些因素消失之后，若构件所受到的作用与影响不能完全消失，则会有部分作用与影响残留在构件内，这种残留的作用与影响，称作残余应力。
残余应力对工件有着很大的伤害，会使工件发生翘曲或扭曲变形，甚至开裂。
针对这一问题，在现在的科技环境下，产生了几种检测应力的方法，这几种方法都存在各自的优缺点，对比图如下：现阶段行业内主要使用以下几种方法检测残余应力：（1）盲孔法盲孔法的优点在于有较好精度，而缺点也比较明显，即检测过程中需要损坏材料的结构。
（2）X射线衍射法X射线衍射法经过了市场的检验，优点是技术较为成熟且稳定，缺点是检测仪器比较笨重，操作耗时且伴随着辐射。
（3）超声波应力检测法超声波应力检测法的优点在于操作简便、快速、不损伤材料，也不会对检测人员造成伤害。
而它的缺点就在于这是一项新的技术，虽然经过多家大型实验室的测验，但是市场检验度还不够高。
综合来看，超声波应力检测技术具有很大的现场适用性，下文对该技术进行详细介绍。
二、超声波应力检测技术1、超声波应力测试仪近些年国内超声波应力检测技术的研究进展较快，下图展示为我公司自主研发的一台超声波应力测试设备及配套软件，它是一款工业级高精度超声波应力测量设备，通过软件实现信号的激发和采集，根据声弹性理论进行残余应力的计算，可无损测定被测对象积聚的应力。
超声波应力测试设备（采集模块）超声波应力测试信号处理系统（显示操作模块）该设备符合国标GB/T 32073-2015《无损检测残余应力超声临界折射纵波检测方法》的要求，具备频率设置、滤波、超声激励、残余应力值计算等基本功能。
以下为该设备具有的优势和特点：•可同时测量应力、声时、壁厚、声速，实时显示超声波形，具有一定探伤功能；•配备高频数据采集卡，对上万次测量结果进行算法优化，测量结果更准确；•集成了温度传感器，通过温度补偿消除温度对检测结果的影响；•采集模块分体式设计，易于拆装，可无线连接显示操作模块，移动性强，易于现场使用；•设备可搭载锂电池独立供电，有效地解决了野外现场供电难的问题；•优良的抗干扰能力和可靠性，拥有出色的信噪比。
焊接温度场及残余应力测量方法总结一、焊接温度场测量方法多年来，基于物体的某些物理化学性质（例如，物体的几何尺寸、颜色、电导率、热电势和辐射强度等）与温度的关系，开发了形式多样的温度测量方法和装置，综合温度测量的现状，按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。
1、接触式测温方法接触式测温方法的感温原件直接置于被测温度场或介质中，不受到黑度、热物理性参数等性质的影响，具有测温精度高、使用方便等优点。
但是对于瞬态脉动特性的对象，接触式测温方法难以作为真正的温度场测量手段。
主要是由于接触法得到的是某个局部位置的信号，如果要得到整个温度场的信号，必须在温度空间内进行合理的布点，才可以根据相应的方法（如插值法等）获得对温度场的近似。
常用的接触式测温方法有，电偶测温法。
热电偶是用两种不同的导体（或者半导体）组成的闭合回路，两端接点分别处于不同温度环境中，与当地达成热平衡时会产生热电势，标定后可用来测量温度。
理想的热电偶测温方法,是将参比端E,再查分度表反置于0℃的恒温槽中,通过测量2个不同导体A和B的热电动势ab求出被测温度t。
由于让参比端保持0℃有时比较困难,实际应用中常常需要参比端恒温处理或温度补偿。
热电偶测温法有几个优点:精度比较高,因为热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响；测量范围大,通常可在-50~1600℃范围内连续测量；结构简单,使用方便。
但是,热电偶测温法也有一定的缺点:每次测量的点数有限(最多几个点),难以反映整个焊接温度场的情况;此外,金属的电阻和熔池中液体的流动会阻碍热传导,从而给热电偶的测量带来一定的误差。
2、非接触式测温法非接触测温法分为两大类：一类是通过测量介质的热力学性质参数，求解温度场（如声学法);另一类是通过高温介质的辐射特性，通过光学法来测量温度场。
非接触式测温方法由于测温元件不与被测介质接触，不会破坏被测介质的温度场和流场；同时，感温元件传热惯性很小，因此可用于测量不稳定热力过程的温度。
其测量上限不受材料性质的影响，可在焊接等高温场合应用。
目前常用的测试方法主要有以下几种:2.1、红外热像法随着红外技术和计算技术的发展,红外热象法测定焊接温度场成为近代一种新技术。
红外热成像测温技术为非接触式测温,响应快,不破坏被测物体的温度场,可以检测某些不能接触或禁止接触的目标,红外热像技术显示出其在测试物体温度场方面的优势。
在实际的测量过程中，一般先采用热电偶标定被测物体的发射率，然后再用红外热像仪测定物体的温度场。
图1 红外热像法测量焊接温度场2.2 红外测温法红外测温技术是利用红外辐射的测量来确定物体的温度,主要是利用红外测温仪来实现的。
非接触的红外测温仪,使用附件少,安装方便,可快速对物体温度进行非接触测量,且不破坏被测温度场的均衡性,为高频焊管的在线温度监控提供了一种有效的技术手段。
图2 红外测温示意图红外热成像与红外测温，虽然都能测量温度，其区别在于：都可以测量温度，但热像仪还可以获得热图像；红外测温仪测量一个点的温度，红外热像仪测量一个面积或一个温度分布区；红外测温仪用距离系数比，红外热像仪采用视场角FOV的概念；由第2点形成了许多性能指标的不同称呼，如红外测温仪没有空间分辨率，而红外热像仪有空间分辨率，如此等等；红外测温仪最小可测目标直径很难达到0.2mm，红外热像仪最小可以测量到5微米。
2.3 基于彩色CCD温度测量法利用彩色图像测量焊接温度场的温度，主要测量依据是热辐射理论，包括：普朗克定律、维恩公式以及斯蒂芬-波尔茨曼定律等。
此外灰体概念也应用其中。
图3 CCD测温示意图3、焊接测量时的一些要求根据GB/T 18591-2001 idt ISO 13916:1996标准规定，对于熔化焊预热温度、道间温度及预热维持温度的测量（其他焊接方法也可参照采用本标准，但不包括焊后热处理温度的测量），有以下要求：3.1 测量点温度一般在正对着焊工的工件表面，距坡口边缘４倍板厚，且不超过50mm 的距离处测量（见图4）。
这一规定适用于焊缝处工件厚度ｔ不超过50mm的场合。
当工件厚度超过50mm时，要求的测温点应位于至少75mm距离的母材或坡口任何方向上的相应位置。
条件允许时，温度应在加热面的背面上测定。
否则，应在加热面上移开热源一段时间，使母材厚度上的温度均匀后测定温度。
使用固定的永久性加热器且无法在背面测量温度时，应从靠近焊缝坡口处暴露的母材表面上测取温度。
温度均匀化的时间按每25mm母材厚度2min的比例计。
道间温度应在焊缝金属或相邻的母材金属处测得。
3.2 测量时间道间温度应在电弧经过之前的焊接区域内瞬时测得。
如果对预热维持温度有规定时，应在焊接中断期间予以监测。
图4 测点的距离二、焊接残余应力测量方法残余应力问题一直受到人们的关注，残余应力的测量技术始于20世纪30年代,发展至今共形成了数十种测量方法。
目前，残余应力的测试方法很多，按其对于被测构件是否具有破坏性，可分为有损测试方法和无损测试方法两大类。
有损测试方法，又称机械释放测量法，主要原理是破坏性的应力释放，使其释放部分产生相应的位移与应变，测量出这些位移和应变，经换算得到构建原有的应力。
它主要包括钻孔法、分割切条法、逐层铣削法、切槽法等。
其优点是测量的精度较高,但对构件的损伤较大。
无损测试方法是多年来科研人员一直探索的方法，目前无损测试的方法包括X 射线衍射法、中子衍射法、磁性法、超声波法、电子散斑干涉法等。
它对被测构件无损害,但一般只能测量物体表面的应力和应变，成本高。
目前,国内外常用测定残余应力的方法和原理如下:1、有损测试方法1.1 钻孔法这种方法的测量精度高,对构件的破坏性小,操作简单方便,在工业实际中得到广泛的应用。
假定物体表面存在残余应力,此应力处于平面应力状态,在该平面某点上钻一个小孔,孔边的径向应力下降为0,孔区附近应力重新分布。
若在钻孔之前,在该点贴上三向应变计,如图5所示图5 钻孔法示意图钻孔之后,应变计便感受到应力释放产生的应变,通过测量应变计的应变,并进行相应的计算,便可求得该点的2个主应力σ1、σ2和1个主方向角θ,计算公式为 ()[]121232213221212,122t an )(4142εεεεεθεεεεεεεσ---=+-+-±+=BA式中:1ε，2ε，3ε分别为由应变计测得到的应变;A,B 为释放系数;θ为残余主应力σ1方向与应变计1轴向的夹角。
由于该方法易于现场操作、工件创伤面积小、精度较高以及设备较便宜,因此在工程上测量表面残余应力常采用此法。
1.2 分割切条法（1）单轴焊接残余应力测量。
假设残余应力主要是单轴作用的,在要测量的残余应力的方向,把构件切成大量的窄条,并由释放的应变求得应力。
x x E εσ-=可用锯条进行切条,释放应变由可拆御的应变计或粘贴的电阻应变计测量。
坚固耐用的可拆卸应变计上的测量球托靠在构建表面测量基线端点的测量球印中。
测量基线长100到250mm ，采用这样的基线是设定在该长度内的残余应力不变。
采用更敏感的电阻应变计可缩短测量基线的长度，但是连续可能妨碍切割。
（2）双轴焊接残余应力切割。
双轴残余应力的确定是不可缺少的技术,在切块法中,给出相互垂直的x 和y 方向要测量的正应力σx 和σy,假定在板厚方向应力不变,测量基线或应变计通常设置在板两侧,然后把板切成若干方块,残余应力σx 和σy 可由释放的应变εx 和εy 求得，()()x y y y x x νεενσνεενσ+-E -=+-E -=2211 在确定整个平面应力状态时至少需要3个测量方向,可采用由3个应变片组成的应变花,其原理与钻孔法相似。
图6工字型截面切条法 图7 用于对接焊缝板的切块法1.3 逐层铣削法是采用铣、研磨抛光、腐蚀、电解腐蚀或电火花剥蚀等对已磨削表面进行剥 层,使表面残余应力释放,引起试件产生变形,由此变形量的大小,再根据弹性理论可以推算出被削层内的应力。
这种方法的优点是可以测定厚度上梯度较大的内应力。
如图8，具有不均匀单轴纵向残余应力分布的杆件，剥层在平面夹紧状态进行，剥层去除工序之间松开杆件，因弹性变形而使杆件弯曲，弯曲的测量由回味弹簧的偏斜，剥层侧反面的曲率或应变确定，沿杆件高度Z 的杆件纵向初始残余应力为x σ，可用下式计算⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+=⎰0)(24322h h x dz z h dh d h lE ωωωσ 其中0h 为梁的初始高度，h 为随剥层的可变高度，l 是发生挠曲线ω梁的长度，E 为弹性模量。
图8逐层铣削法中曲率测量1.4 环形槽法对于与深度无关或有关的体形构件的残余应力测量可以用环形槽法代替钻孔法，如图9所示，深度合适的环形槽可完全释放环形内表面的应力状态，再加大环形槽的深度也不改变测量信号。
由胡克定律： ()()()()b a d c d c b a d c b a E E εεεεφεεεεμσσεεεεμσσ--=+++--=+-+-+=-2tan )()1(21-212221图9 环形槽法2、无损测试方法2.1 X 射线衍射该方法检测残余应力的根据是弹性力学和X 射线晶体学理论。
对于理想的多晶体,在无应力的状态下,不同方位的同族晶面间距是相等的,而当受到一定的表面残余应力σ时,不同晶粒的同族晶面间距随晶面方位及应力的大小发生有规律的变化,从而使X 射线衍射谱线发生位偏移,根据位偏移的大小可以计算出残 余应力。
X 射线的波长为λ，衍射晶面间距为d ，衍射角为2θ，三者遵循布拉格定律λθn d =sin 2（n=1,2,3....),对于各项同性的多晶材料，在平面应力状态下，依据布拉格定律和弹性力学理论可以导出，应力值σ满足ψθσ2sin 2∂∂∙=K ，其中K为应力常数，可以通过资料查出或者通过实验测出，这样测定应力的实质就变成了，选定若干个ψ角，测定对应的衍射角2θ，要测定衍射角就一定有寻ψ法和固定ψ法，如图10峰扫描范围，按照扫描方式，又可分为固定图10 X射线衍射法由于X射线的穿透深度极浅,它只能在表层深度30μm左右的范围测量。
它的优点是可以测量出应力的绝对值。
但该方法对试件表面要求十分严格,且设备昂贵,操作复杂。
2.2 中子衍射法以中子流为入射束,照射试样,当晶面符合布拉格条件时,产生衍射,得到衍射峰并通过研究衍射束的峰值位置和强度,可获得应力或应变及结构的数据。
该方法的原理与普通X射线衍射方法类似。
主要差别在于X射线是由电子壳层散射的,而中子射线是由原子核散射的,中子的穿透深度比X射线大得多,对于钢可达50mm,可以用来测量钢的焊接结构沿层深的残余应力。
为了获取高分辨率,需要高强度中子束,因此,只有反应堆或中子加速度器才能满足要求。
图11 中子衍射方法测定电子束焊管的残余应力2.3 磁测法利用磁致伸缩效应来测定应力,当应力变化时,由于物体的伸缩引起磁路中磁通的变化,并使感应器线圈的感应电流发生变化,由此变化可以测出应力的变化。
