隨著中國經(jīng)濟體量躍居世界第二，中國工業(yè)水平、各種工業(yè)與民用設(shè)施規(guī)模也達到了一個相當?shù)捏w量，大量的工程結(jié)構(gòu)、工業(yè)機器和設(shè)備已經(jīng)建成并正在發(fā)揮重要作用。這些結(jié)構(gòu)、機器和設(shè)備，其服役狀況如何?是否安全可靠?是否仍然處于設(shè)計范圍內(nèi)以及是否需要維修更換? 等等，這些問題的回答都需要依靠現(xiàn)場檢測或監(jiān)測的數(shù)據(jù)。因此在線檢測技術(shù)和檢測設(shè)備對當今的中國檢測顯得愈發(fā)重要和迫切，實驗室或離線的檢測技術(shù)和檢測設(shè)備在時間、取樣的可行性以及真實性等方面尚不能完全勝任。

本文作者僅從個人經(jīng)歷中涉及較多的金屬材料力學性能和金相顯微組織二個方面(電磁性能和無損探傷等則不在本文討論范圍之列) 對物理性能現(xiàn)場測技術(shù)的現(xiàn)狀作簡要介紹，并討論未來的發(fā)展趨勢。

　　現(xiàn)場物理性能檢測有哪些項目？

金屬材料現(xiàn)場物理性能檢測主要有硬度、金相檢驗、薄板沖壓件成形極限圖FLD測定、工作應力測試、殘余應力測量與消除、彈性模量及泊松比測試等項目。

　　1硬度

現(xiàn)場硬度檢測目前主要包括里氏、肖氏、布氏、韋氏和超聲波硬度等，這些方法各有特點，各有其適用環(huán)境和檢測對象，需要使用者根據(jù)實際情況靈活選擇。表1列出了上述現(xiàn)場硬度檢測方法的原理、適用范圍和執(zhí)行標準。

表1 各種現(xiàn)場用硬度的對比

　　2 成形極限圖FLD

成形性能是金屬板帶的關(guān)鍵力學性能指標，直接決定了金屬板帶在成形加工過程中的難易程度，本質(zhì)上影響其成形件的質(zhì)量和成本。成形極限又是其核心指標，成形極限有沖壓車間和實驗室測定兩種方法。其中沖壓車間的測定方法依據(jù)GB/T 24171.1- 2009《金屬材料 薄板和薄帶 成形極限曲線的測定第1部分：沖壓車間成形極限圖的測量及應用》，在板材沖壓前印好網(wǎng)格，沖壓后再測試網(wǎng)格的主/次應變，現(xiàn)場在線測試沖壓零件的FLD，用于現(xiàn)場條件下對零件成形效果的快速分析判斷，從而能夠及時地對沖壓模具和其他沖壓工藝參數(shù)進行調(diào)整。

　　3 金相檢驗

現(xiàn)場金相通過對材料顯微組織、夾雜、裂紋的觀察，往往在鋼號甄別、質(zhì)量分析、安全評價和仲裁糾紛中發(fā)揮重要作用，其應用非常廣泛。

例如某灰口鑄鐵件例行維修檢查，磁粉探傷發(fā)現(xiàn)有可疑的表面裂紋，反復磁粉探傷和其它探傷方法檢查均沒有發(fā)現(xiàn)表面裂紋。出現(xiàn)兩種矛盾的結(jié)論，究竟該以哪次測定結(jié)果為準？后用現(xiàn)場金相檢驗發(fā)現(xiàn)，除了灰口鑄鐵件中的片狀石墨在海洋環(huán)境中發(fā)生腐蝕留下片狀溝槽外未再找到一條裂紋，爭論迎刃而解。

　　4 殘余應力測量與消除

殘余應力的現(xiàn)場測量一般采用小孔法、壓痕法、X射線衍射法和臨界表面超聲波法，表2列出了各種殘余應力現(xiàn)場測試方法的原理、使用范圍及采用的標準。殘余應力的現(xiàn)場消除采用的方法比較多，有局部熱處理、振動、超聲沖擊和爆炸處理等，表3對各種殘余應力現(xiàn)場消除方法的技術(shù)經(jīng)濟性進行了對比，列出了采用的標準。

工作應力測試與殘余應力測試類似，該文不再贅述。

表2 各種現(xiàn)場用殘余應力測量方法的對比

表3 幾種常用消除殘余應力方法的技術(shù)經(jīng)濟性對比

選自：《理化檢驗-物理分冊》 Vol.51 2015.12

作者：李榮鋒，教授級高工，武漢鋼鐵集團公司研究院