盲孔法残余应力测试中的电阻应变片粘贴技术

　　盲孔法测残余应力是将特制的箔式应变片粘贴在待测试件表面上,在应变花中心十字处钻孔(孔径1.5~3mm,孔深1. 5~3mm),使局部产生应力释放,应变片感应出应变变化,由应力测量仪测出称为释放应变的应变变化量,最后根据相应公式计算出被测点残余应力的大小和方向。在盲孔法残余应力测试中,测点的定位、钻孔、应变片粘贴、联线等是关键技术工艺。其中,应变片粘贴质量不高,将会导致数据分散、数据失真,以致测点失效。因此,应变片的粘贴质量是获取准确测量数据的基础,它直接影响测量结果。笔者以大直径X80级油气输油管残余应力测定为例,对盲孔法测残余应力中电阻应变片的粘贴工艺进行介绍。

　　1 测试的基本步骤及系统配置

　　1. 1 基本步骤

　　(1)划线、定位、粘贴电阻应变片;

　　(2)电阻应变片与应力测量仪连接;

　　(3)钻具安装及钻盲孔;

　　(4)测读释放应变数据;

　　(5)残余应力计算。

　　1. 2 基本配置

　　(1)测试管件:φ1219mm×18.4mm大直径厚壁X80级钢管。

　　(2)电阻应变片:BF120-2CC胶基箔式三栅电阻应变片(见图1),阻值120Ω±0. 24Ω,灵敏系数2. 10±0. 02,使用温度为-30~60℃,汉中精测电器有限责任公司生产。

　　(3)应变仪: CM-1J-32型静态应变仪,北戴河电子仪器厂生产。

　　(4)黏接剂:氰基丙烯酸酯T-1型黏结剂(502胶),北京化工厂生产。

　　(5)钻空机具: ZDL-1型钻孔工具,郑州机械研究所生产;专利磁轮盲孔测试用小车,西安石油大学研制。

　　2 应变片粘贴工艺

　　应变片的粘贴工艺包括应变片的选检、试件表面处理、划定位线、应变片的粘贴、引线连接、质量检查、防护层敷设等过程。

　　2. 1 选择应变片

　　首先应根据应力测试的对象和测试要求选用电阻应变片的形式。对于盲孔法残余应力测定应选用三栅箔式应变片[1],以便通过测试结果计算出残余应力主应力的大小方向。

　　外观检查,用5~10倍的放大镜检查电阻应变片的丝栅是否粗细均匀并相互平行;有无霉点、锈点、断点、搭接,片基体各部位是否有损伤、折断、气泡,如有上述现象,应选出不用。

　　电阻值测试,用高精度数字式万用表对同一片基上各个栅点进行电阻值检验和测量,一方面确定阻值是否符合产品质量标准;同时比较同片基上三栅之间阻值,尽量选用三栅之间阻值偏差小的电阻应变片,减少测量误差。组成同一测点即同片基上三栅之间电阻值误差应控制在(±0.1~0.15)Ω。

　　2. 2 清理表面

　　试件表面常常有锈斑、氧化层、油污,这对应变片的粘贴非常不利。为了保证应变片的粘结质量,必须对被测区域也就是电阻应变片粘贴的表面进行认真清理,以获取面积不小于应变片1. 5倍、清洁、平整且有一定粗糙度的网纹状表面。对于表面有油、漆、锈的较大构件可采用粗清、细清两步的方法。粗清用角磨机安装60目砂轮片在粘贴应变片处大于应变片面积4~6倍的范围内打磨掉氧化层和锈迹,待露出金属光泽无麻坑后更换80目砂轮片继续打磨直至表面平整无凹凸现象,粗糙度Ra3.2~6.4。对比试验表明,这种粗清方法对被测构件的残余应力无显著和本质上的影响,与手工打磨比较,效率高,劳动强度小。细清先划好定位线,再用100目金相砂纸采用圆形旋转正反方向打磨,或垂直、水平交替打磨,除去划线后残留的毛刺,形成平整、有一定粗糙度的网纹状表面,这样的表面可以让黏结胶更好地浸润和浸透到试件的表面层,提高被测表面与电阻应变片的有效粘贴表面。