无损检测 测量残余应力的超声检测方法 第1部分临界折射纵波法 编制说明.pdf

《无损检测测量残余应力的超声检测方法第1部分:临

界折射纵波法》（征求意见稿）

编制说明

一、工作简况，包括任务来源、制定背景、起草过程等

1.1任务来源

根据国标委发〔2024〕18号文件，国家标准化管理委员会下达2024年第二批推荐

性国家标准计划及相关标准外文版计划，其中《无损检测测量残余应力的超声检测方

法第1部分:临界折射纵波法》由北京理工大学、上海材料研究所有限公司等单位实施，

计划编号T-469，计划项目周期：16个月，计划完成时间：2025年8月25

日。

1.2制定背景

残余应力作为材料内部自平衡的弹性应变场，广泛存在于机械加工、焊接成型、热

处理等工业制造环节中，其分布特征直接影响构件的疲劳寿命、尺寸稳定性及应力腐蚀

敏感性。传统机械释放法虽能实现残余应力的定量表征，但破坏性本质限制了其在工程

现场的应用；X射线衍射法虽具备非破坏性优势，却受限于检测深度与复杂构件的几何

适应性。在此背景下，基于声弹性理论的超声检测技术因全场检测能力及深层穿透特性，

逐渐成为工程领域的研究热点，其中临界折射纵波因其独特的传播特性，展现出对近表

面残余应力场的高灵敏度响应。

临界折射纵波沿材料表面法向呈指数衰减的能量分布特性，使其传播速度与表层应

力状态存在显著关联。当纵波以第一临界角入射时，折射纵波沿平行于表面的薄层传播，

其波速变化与双向主应力存在确定的声弹性关系。这一物理机制为建立无损应力检测模

型提供了理论支撑，但实际应用中检测系统的标准化程度直接影响测量结果的可靠性与

可比性。当前行业实践中，探头设计参数（如晶片尺寸、中心频率）、耦合剂选择、信

号采集模式等关键环节尚未形成统一规范，导致不同研究机构或企业间的检测数据难以

实现有效对标，制约了该技术的规模化应用。

标准化工作对推动先进制造技术发展具有战略意义。在智能制造背景下，残余应力

的在线监测是实现工艺参数闭环优化的关键环节。通过建立标准化的临界折射纵波检测

方法，可有效衔接设计-制造-服役全生命周期数据链，为数字孪生模型提供可靠的应力

场输入参数。此外，标准将促进检测设备的模块化开发，降低企业技术准入门槛，推动

形成涵盖传感器、信号处理、数据分析的完整产业链。该标准可为后续融合电磁超声、

激光超声等新型激励方式的复合检测技术提供基础框架，推动无损检测技术向更高精

度、更强适应性的方向发展。

因此，制定残余应力超声临界折射纵波检测方法标准，不仅是提升制造业质量控制

水平的现实需求，更是完善现代无损检测技术体系的重要环节，对推动结构完整性评价

由经验判断向定量分析转变具有里程碑意义。标准的实施将从根本上解决行业应用中的

技术壁垒，为装备制造、能源电力、交通运输等关键领域提供科学可靠的技术规范。

随着现代科学技术的不断发展应用，残余应力超声临界折射纵波检测方法也需要不

断更新发展理念，及时调整检测要求，使残余应力超声临界折射纵波检测技术能够符合

国际国内发展需要，与时俱进。与此同时，相应国家标准也需要及时更新，用标准引领

测量残余应力的超声检测行业发展。

GB/T32073—2015《无损检测残余应力的超声临界折射纵波检测方法》是我们国

家首个关于利用超声法检测残余应力的标准，本标准为创新标准，符合国家法律法规并

且与现有标准、制定中的标准无冲突。从2015年制定后一直没有进行修订，已经满足

不了目前测量残余应力的超声检测发展需要。该标准发布实施已有8年多，规范了检测

和使用过程，用于所有领域的残余应力检测与安全评估，社会意义重大，应用前景及其

广泛，在运用该标准的过程中也发现了该标准的一些不完善之处，主要包括：标准中没

有给出确切的、统一的零应力试块制备方法。

本标准相比GB/T32073—2015的内容，做出了较多技术上的调整：（1）更改了规

范性引用文件，引用了残余应力超声检测仪的校准规范和残余应力控制标准；（2）删除

了对改标准执行人员要求；（3）更改了方法概要内容，使描述更清晰易理解；（3）增加

了检测仪器校准要求；（4）对零应力试块形状、尺寸、处理做了更改；（4）增加了残余

应力符号标注要求；（5）放宽了检测表面粗糙度要求；（6）对应力系数标定内容进行更

改，较2015年版更加清晰。这些都是适应残余应力超声临界折射纵波检测技术目前发

展情况而做出的调整，也为进一步规范和稳定检测质量，做出了更加