大口径油气输送管残余应力检测应变片粘贴工艺

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 盲孔残余应力测试方法是工程构件应力分析中常用的数据采集方法之一,由于具有操作简便、测量可靠性高、对构件损伤程度小等特点。广泛应用于构件及焊接残余应力测试中。在盲孔法残余应力测试中,应变片的粘贴质量将直接影响测试结果的可靠性和准确性。本文将以大口径油气输送管残余应力检测为例,对盲孔法测残余应力过程中电阻应变片的粘贴工艺进行介绍。

测试仪器

测试管件:φ1219*18.4mm大口径厚壁X80钢管

电阻应变片:JHBX120-3C应变片,阻值120±0.1%Ω,灵敏系数2.10±1%,工作温度-30℃-60℃,南京聚航科技有限公司生产。

测试仪器:JHRS-LDM-10残余应力检测系统,由JHYC-10静态应变仪和JHZK钻孔装置组成,南京聚航科技有限公司生产。

粘结剂:JH-496粘结剂,南京聚航科技有限公司生产

电阻应变仪粘贴工艺

应变片的选择

首先,应根据应力测试对象和测试要求选择电阻应变片的形式。对于盲孔法残余应力测量选用三向应变片,通过测试结果计算出残余应力主应力的大小和方向。

外观检查,用5-10倍放大镜检查电阻应变片的丝栅是否粗细相对均匀、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;如果出现上述现象,应选出不用。

电阻值验测,用万用表对同一片基上的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的阻值,尽量选用三栅之间阻值偏差小的电阻应变片,以减少测量误差。组成同一测点即同片基上三栅之间的电阻值误差需控制在±0.1-0.15Ω。

清理表面

试件表面常常有锈斑、氧化层、油污,这会影响应变片的粘贴质量。为了保证应变片的粘贴质量,必须认真清理被测区域。以获取面积范围不小于应变片面积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目砂轮片在黏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,效率高,劳动强度大。细清,划好定位线,再用100目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,这样的表面可以让粘结剂更好的浸润和浸透到试件的表面层,提高被测表面与电阻应变片有效粘接面积。

划定位线

电阻应变片粘贴方位误差会引起测量误差,因此,无论做标定试样还是测残余应力试样都不能忽视定位线。

在试件表面被测点处用直角尺和划针画出十字定位线,以便与应变片上的方位线对正并准确黏贴。划出定位标志线用砂纸打磨掉毛刺后,用蘸有丙酮的脱脂棉球擦拭被测点处金属光泽部位,擦拭时,由十字线中心向外擦洗。更换棉球反复擦洗,保证中心黏贴部位干净。然后反方向擦洗直至棉球无黑色污物为止。不要用手触摸清洁过的表面,保持清洁,以待使用,等待时间不得超过30分钟。擦洗完毕与贴片时间间隔不得少于3-5分钟,以保证丙酮完全挥发。

粘贴应变片

首先,确定好应变片45°方向,用左手捏住应变片45°方向的两根引出线,手掌向上翻起使黏贴面朝上,右手拿起胶水,在应变片黏贴面中心滴出一小滴胶。手回到原位使黏贴面朝下,将应变片靠近黏贴部位,左手食指接触试件作为支点,挪动支点使应变片方位线对准试件上的十字定位线,待重合后食指抬起使应变片紧贴黏贴出,胶水良好的毛细流动性很快充斥应变片黏贴面。此时,迅速将准备好的聚四氟乙烯薄膜垂直覆盖在应变片上,覆盖后迅速垂直移开,移开时不能搓动。操作人用食指轻轻滚压四氟乙烯薄膜表面将里面多余的胶水和气泡赶出,滚压时不能有滑动,滚压5-6秒后轻轻由外向里掀开,以防多余胶水与聚四氟乙烯薄膜黏贴过牢,并观察应变片方位线与定位线是否对正,以便及时纠正,如对正,则迅速变换透明纸位置重复滚压,滚压时不能滑动聚四氟乙烯薄膜,滚压10-15秒后,再次取走透明纸,随即再放上按压,可用大拇指或中指加大力量滚压20-30秒左右,这时应变片已较好与试件黏贴。

焊接应变片引出线

为了防止应变片引出线在测量过程中与试件接触短路或折断损坏,可在应变片三个方位旁黏贴三个接线端子,将引出线焊接在接线端子上,多余部分剪掉。也为了使应变片与应变仪连接方便,应在应变片的引出端子上焊接一段导线,长度尽可能短,且应采用三线补偿线路。用锡焊焊接,钎剂用松香。焊后用胶带纸将导线固定在试件上,以防拉断。

检查贴片质量

液压黏贴完毕后,应进行以下几个方面的检查:1.用肉眼检查应变片是否鼓包;如有鼓起继续滚压,直至突起消失,即补救成功。否则,贴片存在隐患,须拆除重贴。2.用肉眼或放大镜查看应变片四个三角标志是否与十字定位线重合。如有明显偏移,也需拆除重贴。如果没有以上两种现象,则应变片与试件基本连接牢固。3.迅速将六根引出线轻轻沿试件提起至引出线焊接部位以上,防止短路。提起引出线时,如果应变片边角与试件之间无翘曲、脱胶现象,则应变片已贴牢。4.焊接完引出线和导线后,用万用表分别搭在接线端子和导线末端接线柱上测应变片直流电阻值是否有明显变化,正常情况下基本没有变化,如发现万用表显示0,则说明发生短路;显示初始值1,则表明未接通或接触不良。用兆欧表检测丝栅与试件的绝缘电阻,要求电阻>50MΩ。

应变片的保护与密封

根据测试任务的要求,应变片可能在各种不同环境下工作,如高温、高压、油、水、化学试剂等不同介质中工作。为了防止其他工作或有害介质损坏、腐蚀应变片而使其不能传递应变,所以应对应变片采取防护与密封措施,本试验中应变片在常态环境下工作,贴片后放置时间较短,应变片防护与密封无严格要求。

结论

在盲孔法测大口径厚壁X80管残余应力测定试验中,选用JHBX120-3C电阻应变片和JH-496胶水,并严格按照上述工艺粘贴应变片。整个试验过程中,应变片处于常温环境,工作特性良好,说明材料选择和工艺制定是合理的,取得了满意的效果,试验中采用的粘贴工艺可以为电阻应变片的使用提供一定的参考价值。

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