高温应力应变测试方法与数据分析
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通 电缆上 ， 后与 应变 测量仪 的接 线柱 相连接 。 最
（） ２ 测试 方法
小幅 周期 性 应力 波动 ， 动振 幅约 为 ４ＭＰ￣ Ｏ ａ频 波 ０ ａ５ＭＰ ，
率约 为 １ ０分钟 ，而 且这 一现 象在 大 多数 曲线 中都 可 以 观察到 。
图 ２为设 备运 行 达 到相 对 稳 定 状 态后 角 焊 缝 及 对
采 用 Ｓ Ｙ２ ０ Ｄ １２型动 静态 应变 测量仪 ， 由计 算机辅 助 实现应 力数 据 的动态 测量和 连续 记录 。 用该 测量仪 可 使
接焊缝 的应 力——时 间 曲线 。 以看 出在相 当长 的时 间 可
以 同时 对 ４ Ｏ个通 道进 行数 据 采集 ，并且 每两 次数 据 采 集之 间的时 间 间隔可 以任 意 设定 ， 测量数 据 自动 存入 计 算机 中 。 际测量 时在 比较 关键 的时 间段 ， 实 如升 、 降温 过 程 中 ， 据采 集 频率 设 定 为每 分 钟 采集 一 次数 据 ， 在 数 而 测量 时 的温 度 补 偿 是通 过 在测 量 片旁 边 点 焊温 度 补 偿 ２ ８
时数据 应 力
变化情 况 ， 同时可 以提 供设备 启 、 机和 正 常运 行时 ， 停 出
现最大 应 力的部 位 以及 所对 应的 温度和 负荷 。
（ ） 温 应 变 片 １高
常 温 下 使用 的 以树 脂 为 基体 的应 变 片最 高使 用 温
对 高温应 力应 变的 分析 多基 于理论 推 算和 计算 机模 拟 ， 缺乏 第一 手的 应力 测量数 据 作为 支撑 ， 因此 对 高温应 力 应变 进行 测量 ， 握 高温 设备 运行 期间 的热 应 力分布 以 掌
及随 时 间和温度 的变 化规律 是十 分必 要的 。 过对热 应 通
的信 息和强 大的 数据 基础 。
２ 典 型 应 力 分 布 分 析 、
图 １和 图 ２为具有 代表 性 的应 力分布 测试 结果 ， 图
１ 测 试 方 法 、
高 温 应 力测 试 技术 ， 是受 热 设备 在 升温 、 压 过 程 升 以及稳 定运 行 中 ， 对温 度 与应 力变 化进行 动 态检 测和 实
中给 出 的是 某 高温 设 备 角焊 缝 和对 接 焊缝 应 力随 时 间
变化 曲线 ， 中图 １为升 温过 程 ， ２为 稳定 运行 状态 。 其 图 图 中显 示在 升温 阶段 应 力幅 的 变化 较大 ， 并且 有很 大 的 波动 ， 总的 趋势 是随 时间 的延 长和 温度 的升 高应 力不 但 断增大 。当温度达 到 ３０Ｃ以上后 ，应 力幅开 始趋 于稳 ０￣ 定 。对 比角 焊缝 和对接 焊缝 的情况 发现 ， 角焊 缝 的应 力 大于对 接焊 缝 ，表明 角焊 缝承 受的 载荷 大于 对接 焊缝 。 同时 同一类 焊缝 的横 向和纵 向应力 水平 基本 相 当 ， 明 说
应力变 化规律 一 致 ， 因此可 以反 映 出被 测 点的 应 力变化
趋势 。 理论 上在 弹性 范围 内用应变 乘 以材 料 的弹性 模量 就可 以得 到 应 力 ， 是弹 性 模 量是 温 度 的函 数 ， 而在 但 因 由应变 计算 应力 时必 须知 道 当时的 温度 状态 ， 同时 应变 片的 电阻也 有一 定的 电阻温 度 系数 ， 就 是必 须要 进行 这 温度测 量的 原因 。 在温 度 以及其它 相关 参数 已知 的情况 下， 通过 测得 的微应 变数 据就可 以求得 应 力值 。
内应 力幅的 平均 值基 本保 持不 变 ， 在稳 定运 行阶 段 测 即 试点处 的平 均应 力水平 没有 出现大 的变 化 。 这一 阶段应 力分 布 的特 征 是在 一 条 几乎 是 水平 的 曲 线上 存 在 明显 的小幅 周期性 应 力波动 。 说 明即使在 稳定 运行 阶段 水 这 冷壁 角焊缝 处仍 然承 受着 交变载 荷 ， 因而 必然 存在 疲劳 力比较 大 ， 变载荷 是在较 大应 力基 础之 上的 。 交
Ｂ 技论 术文
高温应力应变测试方法 与数 据分 析
口 綦振 国 刘 峰
高温 下 运 行的 设 备如 电站 锅炉 、 力容 器 等 ， 常 压 常 由于 温度 等条件 的变 化而承 受较 大的 应力或 应变 。目前
片的方 法实 现的 。 测量应 变的 同时还使 用激 光测 温仪 在 对测 力点附近 的温 度进 行人 工测量 。 测 量得 到 的数 据 为 各 测试 点 处微 应 变 随 时 间 的变 化规律 以及 相应 的温 度变化 ， 应变 变化规 律 与被 测点 微
计 的金 属 基 体 高 温应 变片 ，使 用 温 度 上 限 有 ６０Ｃ和 ０￣
９０Ｃ ０￣ 两种 ， 以根据实 际情 况进 行选择 。 可 测量 时通过 点 焊的方 法使 应变 片与 待测 工件达 到紧 密粘接 。 应变片 导 线需 用耐 高温 电缆 引出 到温 度较低 的位 置 ， 再焊 接到 普
力情 况 的了解 ， 以找到 应 力幅值 较大 以及 应 力波动 较 可 为剧 烈 的部位 ， 同时 还可 以观 察到 锅炉运 行 期 间各种 参
数的 调整对 应 力状态 的影 响规律 。 这些 数据 的基础 上 在
进行进 一步 的分 析与 计 算 ， 必将 有 助于 提高 结构 强度 校 核与安 全评 价 的准确 性 ， 为 失效 风险评 估 提供 有价 值 并
度上限 为 １０Ｃ，而 高温 设备 的使用 温度通 常远 高于 这 ２￣ 温度 ， 此必需 采用 专 用的 高温 应变片 。采用 专门 设 因
一
焊缝受 力状 态为承 受剪 应力 。 整个 升温 过程 结束 后角焊
缝处总 的应 力达 到 ２ ０ ａ 右 ，表明在 角焊 缝处 应 力 ４ ＭＰ 左 已达到 较高 的水平 。 同时应 力变化 曲 线中还存 在 明显 的
（） ２ 测试 方法
小幅 周期 性 应力 波动 ， 动振 幅约 为 ４ＭＰ￣ Ｏ ａ频 波 ０ ａ５ＭＰ ，
率约 为 １ ０分钟 ，而 且这 一现 象在 大 多数 曲线 中都 可 以 观察到 。
图 ２为设 备运 行 达 到相 对 稳 定 状 态后 角 焊 缝 及 对
采 用 Ｓ Ｙ２ ０ Ｄ １２型动 静态 应变 测量仪 ， 由计 算机辅 助 实现应 力数 据 的动态 测量和 连续 记录 。 用该 测量仪 可 使
接焊缝 的应 力——时 间 曲线 。 以看 出在相 当长 的时 间 可
以 同时 对 ４ Ｏ个通 道进 行数 据 采集 ，并且 每两 次数 据 采 集之 间的时 间 间隔可 以任 意 设定 ， 测量数 据 自动 存入 计 算机 中 。 际测量 时在 比较 关键 的时 间段 ， 实 如升 、 降温 过 程 中 ， 据采 集 频率 设 定 为每 分 钟 采集 一 次数 据 ， 在 数 而 测量 时 的温 度 补 偿 是通 过 在测 量 片旁 边 点 焊温 度 补 偿 ２ ８
时数据 应 力
变化情 况 ， 同时可 以提 供设备 启 、 机和 正 常运 行时 ， 停 出
现最大 应 力的部 位 以及 所对 应的 温度和 负荷 。
（ ） 温 应 变 片 １高
常 温 下 使用 的 以树 脂 为 基体 的应 变 片最 高使 用 温
对 高温应 力应 变的 分析 多基 于理论 推 算和 计算 机模 拟 ， 缺乏 第一 手的 应力 测量数 据 作为 支撑 ， 因此 对 高温应 力 应变 进行 测量 ， 握 高温 设备 运行 期间 的热 应 力分布 以 掌
及随 时 间和温度 的变 化规律 是十 分必 要的 。 过对热 应 通
的信 息和强 大的 数据 基础 。
２ 典 型 应 力 分 布 分 析 、
图 １和 图 ２为具有 代表 性 的应 力分布 测试 结果 ， 图
１ 测 试 方 法 、
高 温 应 力测 试 技术 ， 是受 热 设备 在 升温 、 压 过 程 升 以及稳 定运 行 中 ， 对温 度 与应 力变 化进行 动 态检 测和 实
中给 出 的是 某 高温 设 备 角焊 缝 和对 接 焊缝 应 力随 时 间
变化 曲线 ， 中图 １为升 温过 程 ， ２为 稳定 运行 状态 。 其 图 图 中显 示在 升温 阶段 应 力幅 的 变化 较大 ， 并且 有很 大 的 波动 ， 总的 趋势 是随 时间 的延 长和 温度 的升 高应 力不 但 断增大 。当温度达 到 ３０Ｃ以上后 ，应 力幅开 始趋 于稳 ０￣ 定 。对 比角 焊缝 和对接 焊缝 的情况 发现 ， 角焊 缝 的应 力 大于对 接焊 缝 ，表明 角焊 缝承 受的 载荷 大于 对接 焊缝 。 同时 同一类 焊缝 的横 向和纵 向应力 水平 基本 相 当 ， 明 说
应力变 化规律 一 致 ， 因此可 以反 映 出被 测 点的 应 力变化
趋势 。 理论 上在 弹性 范围 内用应变 乘 以材 料 的弹性 模量 就可 以得 到 应 力 ， 是弹 性 模 量是 温 度 的函 数 ， 而在 但 因 由应变 计算 应力 时必 须知 道 当时的 温度 状态 ， 同时 应变 片的 电阻也 有一 定的 电阻温 度 系数 ， 就 是必 须要 进行 这 温度测 量的 原因 。 在温 度 以及其它 相关 参数 已知 的情况 下， 通过 测得 的微应 变数 据就可 以求得 应 力值 。
内应 力幅的 平均 值基 本保 持不 变 ， 在稳 定运 行阶 段 测 即 试点处 的平 均应 力水平 没有 出现大 的变 化 。 这一 阶段应 力分 布 的特 征 是在 一 条 几乎 是 水平 的 曲 线上 存 在 明显 的小幅 周期性 应 力波动 。 说 明即使在 稳定 运行 阶段 水 这 冷壁 角焊缝 处仍 然承 受着 交变载 荷 ， 因而 必然 存在 疲劳 力比较 大 ， 变载荷 是在较 大应 力基 础之 上的 。 交
Ｂ 技论 术文
高温应力应变测试方法 与数 据分 析
口 綦振 国 刘 峰
高温 下 运 行的 设 备如 电站 锅炉 、 力容 器 等 ， 常 压 常 由于 温度 等条件 的变 化而承 受较 大的 应力或 应变 。目前
片的方 法实 现的 。 测量应 变的 同时还使 用激 光测 温仪 在 对测 力点附近 的温 度进 行人 工测量 。 测 量得 到 的数 据 为 各 测试 点 处微 应 变 随 时 间 的变 化规律 以及 相应 的温 度变化 ， 应变 变化规 律 与被 测点 微
计 的金 属 基 体 高 温应 变片 ，使 用 温 度 上 限 有 ６０Ｃ和 ０￣
９０Ｃ ０￣ 两种 ， 以根据实 际情 况进 行选择 。 可 测量 时通过 点 焊的方 法使 应变 片与 待测 工件达 到紧 密粘接 。 应变片 导 线需 用耐 高温 电缆 引出 到温 度较低 的位 置 ， 再焊 接到 普
力情 况 的了解 ， 以找到 应 力幅值 较大 以及 应 力波动 较 可 为剧 烈 的部位 ， 同时 还可 以观 察到 锅炉运 行 期 间各种 参
数的 调整对 应 力状态 的影 响规律 。 这些 数据 的基础 上 在
进行进 一步 的分 析与 计 算 ， 必将 有 助于 提高 结构 强度 校 核与安 全评 价 的准确 性 ， 为 失效 风险评 估 提供 有价 值 并
度上限 为 １０Ｃ，而 高温 设备 的使用 温度通 常远 高于 这 ２￣ 温度 ， 此必需 采用 专 用的 高温 应变片 。采用 专门 设 因
一
焊缝受 力状 态为承 受剪 应力 。 整个 升温 过程 结束 后角焊
缝处总 的应 力达 到 ２ ０ ａ 右 ，表明在 角焊 缝处 应 力 ４ ＭＰ 左 已达到 较高 的水平 。 同时应 力变化 曲 线中还存 在 明显 的
