CN106017763B - 一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，步骤如下：首先对焊接部位按微观组织不同进行分区，确定各个微观组织区域的平行于焊缝和垂直于焊缝方向的应力系数和零声时偏差值。然后，根据焊接部位任一测量区域的超声波探测范围中各微观组织区域所占的比例，求得所述修正了微观组织差异影响的测量区域两个方向上应力系数和零声时偏差值，通过本发明中的公式求解获得各个微观组织的应力系数和零声时偏差值，进而得到整个焊接接头区域微观组织过渡区应力系数和零声时偏差值的分布曲线，两者结合修正微观组织差异所造成的所述测量区域残余应力值误差。该方法可显著地提高了超声波残余应力测量精度。

Description

一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法

技术领域

本发明涉及一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，属于残余应力测量领域。

背景技术

随着中国高速列车轨道交通的飞速发展，焊接作为轨道交通中的一项关键技术，焊接质量在一定程度也决定高速列车车辆的质量，焊接残余应力水平是评价焊接质量的重要标准，因为焊接残余应力产生的破坏是焊接接头破坏的主要原因，因此对焊接残余应力水平的快速、高效、无损监测、评定工业意义巨大。

目前测量焊接接头残余应力的方法主要分为有损和无损两种方法，其中有损方法主要包括盲孔法、切条法，有损方法测量准确度高但对测试构件产生了不可逆的破坏，而这对很多商品化的产品是不允许的。无损方法主要包括超声波法、X射线法、中子衍射法以及磁性测定法。其中中子衍射法由于其设备昂贵，受条件限制，在实际工业中几乎没有使用，磁性测定法只针对铁磁性材料，对于铝合金不能使用，目前对于铝合金焊接接头的残余应力测定主要采用超声波法和X射线法，但X射线对残余应力的测试只能测试几十个微米厚度，对待测样的表面质量要求较高，受到表面的质量状态影响较大；中子衍射法残余应力测试设备重大、昂贵，很难实现生产现场的残余应力测试。超声波法对测量试件表面要求低、测量速度快、绿色无污染，近几年来发展较快。

超声波法测量残余应力属于间接性测量，超声波在待测样中的传播速度与待测样中的残余应力存在着声弹性关系，即超声波中的临界折射波(LCR波)在待测样中的传播速度和待测样中的残余应力基本呈现线性关系。依据声弹性原理，若超声波收发探头距离固定(超声波收发探头距离即为超声波传播有效距离)，由声弹性公式△σ＝K△t得到待测样的残余应力值，其中，K为应力系数，△σ为待测样中的应力值与零应力样中的应力值之差，即超声波残余应力测量***测得的残余应力值；△t为临界折射波在待测样中的传播时间与超声波在零应力样(零应力样取自于母材)中的传播时间之差，也称为超声波声时差。应力系数K与材料的自身性质以及收发探头距离决定，通过单向拉伸标定，标定之后输入超声波测量***中。进行残余应力测试时，超声波测量***通过记录临界折射波在待测样的超声波探测范围(超声波探头的宽度与超声波传播有效距离围成的矩形区域)的传播时间与超声波在零应力样中的传播时间之差△t，根据超声波测量***中预先输入的应力系数K，自动计算得出待测样中的应力值与零应力样中的应力值之差△σ，即待测样的残余应力值。在实际测量时，由于焊接接头不同焊接区域超声波探测范围受到的焊接热影响不同，导致不同区域的晶粒尺寸、析出强化相、织构组织等微观组织发生变化，声弹性常数也会发生变化。微观组织和声弹性常数的变化直接影响在实际测量中使用的应力系数K，同时也会产生真实测量点与零应力参考点之间的零声时偏差，上述两者所带来的***误差会严重影响对真实构件进行超声波残余应力测量时的精度，限制了超声波法在残余应力测试中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，该方法可修正由于焊接部位不同焊接区域的微观组织不同所造成声弹性公式中的应力系数和零声时偏差值的变化，从而显著提高了超声波残余应力测量精度。

本发明实现其发明目的所采取的技术手段是：一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，包括以下步骤：

A、对焊接部位进行微观组织检测，将焊接部位按微观组织不同分成I个微观组织区域R_i，其中i为微观组织区域R_i的编号，i＝1,2,3…I；

B、确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi和垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi；确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT′_Pi和垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi；

C、计算修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的应力系数K_Pn、垂直于焊缝方向的应力系数K_Vn；平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Pn和垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Vn：

C1、在对焊接部位任一测量区域n进行平行于焊缝方向的超声波残余应力测试时，根据测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例λ_in和步骤B中得到的不同微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的应力系数K_Pn；

C2、在对焊接部位任一测量区域n进行垂直于焊缝方向的超声波残余应力测试时，根据测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例μ_in和步骤B中得到的不同微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的应力系数K_Vn；

C3、在对焊接部位任一测量区域n进行平行于焊缝方向的超声波残余应力测试时，根据测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例λ_in和步骤B中得到的各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT′_Pi，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Pn；

C4、在对焊接部位任一测量区域n进行垂直于焊缝方向的超声波残余应力测试时，根据测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例μ_in和步骤B中得到的各个微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Vn；

D、根据步骤C得到的修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的应力系数K_Pn和零声时偏差值ΔT_Pn，基于公式:Δσ_Pn＝K_Pn(Δt+ΔT_Pn)，计算修正了微观组织差异所造成的误差的所述测量区域n的平行于焊缝方向的焊接残余应力值Δσ_Pn；

根据步骤C得到的修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的应力系数K_Vn和零声时偏差值ΔT_Vn，基于公式:Δσ_Vn＝K_Vn(Δt+ΔT_Vn)，计算修正了微观组织差异所造成的误差的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的焊接残余应力值Δσ_Vn。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在对焊接部位进行超声波残余应力测试时，由于不同焊接区域超声波探测范围受到的焊接热影响不同，导致不同区域的晶粒尺寸、析出强化相、织构组织等微观组织发生变化，声弹性常数也会发生变化。微观组织和声弹性常数的变化直接影响在实际测量中使用的应力系数。同样在零应力状态下，由于母材区域和不同焊接区域的微观组织不同，导致母材的零应力状态传播时间和不同焊接区域的零应力状态传播时间不同，而在实际测量中使用的超声波在零应力样中的传播时间为母材的零应力状态传播时间，而不是所在的焊接区域的零应力状态传播时间，给超声波声时差的计算造成了误差，其中母材的零应力状态传播时间和不同焊接区域的零应力状态传播时间之差，在本发明中称为零声时偏差值。由于微观组织的影响导致的应力系数的改变和零声时偏差的存在，所带来的***误差会严重影响超声波残余应力测量的精度。

本发明首先通过预实验对焊接部位按微观组织不同进行分区，确定各个微观组织区域的平行于焊缝方向的应力系数和零声时偏差值，垂直于焊缝方向的应力系数和零声时偏差值。然后，根据焊接部位任一测量区域的超声波探测范围中各微观组织区域所占的比例，求得所述修正了微观组织差异影响的测量区域的平行于焊缝方向的应力系数和零声时偏差值，垂直于焊缝方向的应力系数和零声时偏差值。进一步，通过声弹性公式，用修正了微观组织差异的应力系数，并引入零声时偏差值，计算修正了微观组织差异所造成的误差的所述测量区域的平行于焊缝方向和垂直于焊缝方向的焊接残余应力值。

总之，本发明针对焊接部位各个焊接区域微观组织不同，经过数学分析和推导得到测量区域中应力系数和零声时偏差值与各个微观组织占比值的关系，即可定量消除测量区域微观组织差异造成的声弹性常数变化和零声时偏差值存在所引入的误差，显著减小了超声波应力测量***的测量误差，明显提高了测量精度。

进一步，本发明所述步骤B确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi的具体做法是：

B11、在焊接部位的焊缝区域和母材区域上连续取J个长度平行于焊缝，宽度为超声波探头宽度的平行测试试样M_j，其中，j为平行测试试样M_j的试样编号，j＝1,2,3…J；所述平行测试试样M_j的长度等于超声波接收探头长度、超声波发射探头长度、超声波传播有效距离以及步骤B12中拉伸机夹持端之和，且所取的平行测试试样M_j个数J大于微观组织区域R_i的数量I；

B12、在每个平行测试试样M_j的中心位置上沿所述平行测试试样M_j长度方向安放超声波探头，并通过微观组织检测确定在每个平行测试试样M_j的超声波探测范围中各个微观组织区域R_i所占的比例，记作a_ij；将拉伸机的夹持端夹持在所述平行测试试样M_j长度方向的两端，通过拉伸机对平行测试试样M_j施加沿所述平行测试试样M_j长度方向的不同梯度的载荷；在各个应力状态下，分别对平行测试试样M_j进行沿所述平行测试试样M_j长度方向的超声波残余应力测试，记录每个应力状态下超声波测量***所测出的各个平行测试试样M_j的残余应力值和拉伸机提供的实际载荷值；

B13、步骤B12中进行残余应力测试的超声波测量***的预设应力系数为K_s，以声弹性公式为基础，通过步骤B12中得到的每个应力状态下超声波测量***所测出的平行测试试样M_j的残余应力值，计算出每个应力状态下各个平行测试试样M_j的实际超声波声时差；根据步骤B12记录的拉伸机提供的实际载荷值和平行测试试样M_j的横截面积，得到实际作用在平行测试试样M_j上应力值；

B14、根据步骤B13得到的每个应力状态下平行测试试样M_j的实际超声波声时差和实际作用在平行测试试样M_j上应力值的对应关系，基于声弹性公式，通过最小二乘法线性拟合，得到各个平行测试试样M_j超声波探测范围的平行于焊缝方向的应力系数K_Pj；

B15、基于以下公式，计算各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi：

进一步，本发明所述步骤B确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi的具体做法是：

B21、以焊缝中心线为对称轴，垂直于焊缝取一个垂向测试试样N，所述垂向测试试样N的长度方向包括焊缝区域，热影响区域和母材区域，所述垂向测试试样N的宽度大于或等于超声波接收探头长度、超声波发射探头长度和超声波传播有效距离之和；在垂向测试试样N上根据离焊缝中心线不同的距离布置K个测量点d_k，其中，k为测量点d_k的编号，k＝1,2,3…K，且所布置的测量点d_k个数K大于微观组织区域R_i的数量I；

B22、在垂向测试试样N上沿所述垂向测试试样N长度方向依次安放超声波探头，使超声探头中心分别对准各个测量点d_k，并通过微观组织检测确定垂向测试试样N上每个测量点d_k对应的超声波探测范围中各个微观组织区域R_i所占的比例，记作a_ik；将拉伸机的夹持端夹持在所述垂向测试试样N长度方向的两端，施加沿所述垂向测试试样N长度方向的不同梯度的载荷；在各个应力状态下，分别对各个测量点d_k进行沿所述垂向测试试样N长度方向的超声波残余应力测试，记录每个应力状态下，超声波测量***所测出的垂向测试试样N上各个测量点d_k的残余应力值和拉伸机提供的实际载荷值；

B23、步骤B22中进行残余应力测试的超声波测量***的预设应力系数为K_s，以声弹性公式为基础，通过步骤B22得到的每个应力状态下超声波测量***所测出的垂向测试试样N上各个测量点d_k的残余应力值，计算出每个应力状态下垂向测试试样N上各个测量点d_k的实际超声波声时差；根据步骤B22记录的拉伸机提供的实际载荷值和垂向测试试样N的横截面积，得到实际作用在垂向测试试样N上的应力值；

B24、根据步骤B23得到的每个应力状态下垂向测试试样N上各个测量点d_k的实际超声波声时差和实际作用在垂向测试试样N上应力值的对应关系，基于声弹性公式，通过最小二乘法线性拟合得到垂向测试试样N上各个测量点d_k对应的超声波探测范围的垂直于焊缝方向的应力系数K_Vk；

B25、基于以下公式，计算各个微观组织区域R_i垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi：

进一步，本发明所述步骤B确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT′_Pi的具体做法是：

B31、确定母材零应力状态传播时间

取与待测焊接试样材料厚度相同的未焊接的母材试板，进行超声波残余应力测定，记录超声波在所述母材试板的传播时间，将超声波在沿所述母材试板轧制方向的传播时间记为沿轧制方向的母材零应力状态传播时间t_P0；将超声波在垂直于所述母材试板的轧制方向的传播时间记为垂直于轧制方向的母材零应力状态传播时间t_V0；焊接都是沿着轧制方向进行的，所以此处沿所述母材试板轧制方向即为焊接后的平行于焊缝的方向，垂直于所述母材试板轧制方向即为焊接后的垂直于焊缝的方向；

B32、在焊接部位的焊缝区域和母材区域上连续取H个长度平行于焊缝，宽度为超声波探头宽度的平行测试试样U_h，其中，h为平行测试试样U_h的试样编号，h＝1,2,3…H；所述平行测试试样U_h的长度等于超声波接收探头长度、超声波发射探头长度和超声波传播有效距离之和，且所取的平行测试试样U_h个数H大于微观组织区域R_i的数量I；

此处取的平行测试试样U_h尺寸足够小，试样中的残余应力得到足够的释放，基本可以视为零应力状态；

B33、在每个平行测试试样U_h的中心位置上沿所述平行测试试样U_h长度方向安放超声波探头，并通过微观组织检测确定在每个平行测试试样U_h的超声波探测范围中各个微观组织区域R_i所占的比例，记作b_ih；对每个平行测试试样U_h进行沿所述平行测试试样U_h的长度方向的超声波残余应力测试，并将超声波在所述平行测试试样U_h的超声波探测范围的传播时间记为平行测试试样U_h的零应力状态传播时间t_h0；用平行测试试样U_h的零应力状态传播时间t_h0减去沿轧制方向的母材零应力状态传播时间t_P0，即得各个平行测试试样U_h的零声时偏差值ΔT_Ph，ΔT_Ph＝t_h0-t_P0；

B34、基于以下公式，计算各个不同微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT′_Pi：

进一步，本发明所述步骤B确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi的具体做法是：

B41、确定母材零应力状态传播时间

取与待测焊接试样材料厚度相同的未焊接的母材试板，进行超声波残余应力测定，并记录超声波在所述母材试板的传播时间，将超声波在沿所述母材试板轧制方向的传播时间记为沿轧制方向的母材零应力状态传播时间t_P0；将超声波在垂直于所述母材试板的轧制方向的传播时间记为垂直于轧制方向的母材零应力状态传播时间t_V0；焊接都是沿着轧制方向进行的，所以此处沿所述母材试板轧制方向即为焊接后的平行于焊缝的方向，垂直于所述母材试板的轧制方向即为焊接后的垂直于焊缝的方向；

B42、在焊接部位的焊缝区域和母材区域上连续取G个长度垂直于焊缝，宽度等于超声波探头宽度Y的垂向测试试样W_g，其中，g为垂向测试试样W_g的试样编号，g＝1,2,3…G；所述垂向测试试样W_g的长度等于超声波接收探头长度、超声波发射探头长度和超声波传播有效距离之和；且所取的垂向测试试样W_g个数G大于微观组织区域R_i的数量I；

此处取的垂向测试试样W_g尺寸足够小，试样中的残余应力得到足够的释放，基本可以视为零应力状态；

B43、在每个垂向测试试样W_g的中心位置上沿所述垂向测试试样W_g长度方向安放超声波探头，并通过微观组织检测确定在每个垂向测试试样W_g的超声波探测范围中各个微观组织区域R_i所占的比例，记作b_ig；对每个垂向测试试样W_g进行沿所述垂向测试试样W_g的长度方向的超声波残余应力测试，并将超声波在所述垂向测试试样W_g的超声波探测范围的传播时间记为垂向测试试样W_g的零应力状态传播时间t_g0；用垂向测试试样W_g的零应力状态传播时间t_g0减去垂直于轧制方向的母材零应力状态传播时间t_V0，即得各个垂向测试试样W_g的零声时偏差值ΔT_Vg，ΔT_Vg＝t_g0-t_V0；

B44、基于以下公式，计算各个不同微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT′_Vi：

为了保证选取的微观组织更具代表性，在本发明的取样操作中，需要尽量避免起弧端和收弧端的因焊接过程不稳定的影响。

进一步，本发明所述步骤C1的具体做法是：在对测量区域n进行平行于焊缝方向的超声波残余应力测试时，通过微观组织检测确定在测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例λ_in，根据步骤B中得到的不同微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi，按照以下公式，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的应力系数K_Pn：

进一步，本发明所述步骤C2的具体做法是：在对测量区域n进行垂直于焊缝方向的超声波残余应力测试时，通过微观组织检测确定在测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例μ_in，根据步骤B中得到的不同微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi，按照以下公式，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的应力系数K_Vn：

进一步，本发明所述步骤C3的具体做法是：在对测量区域n进行平行于焊缝方向的超声波残余应力测试时，通过微观组织检测确定在测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例λ_in，根据步骤B中得到的各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT′_Pi，按照以下公式，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Pn；

ΔT_Pn＝λ_1nΔT_P'₁+λ_2nΔT_P'₂+…+λ_inΔT_P'_i。 (7)

进一步，本发明所述步骤C4的具体做法是：在对测量区域n进行垂直于焊缝方向的超声波残余应力测试时，通过微观组织检测确定在测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例μ_in，根据步骤B中得到的各个微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi，按照以下公式，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Vn；

ΔT_Vn＝μ_1nΔT_V'₁+μ_2nΔT_V'₂+…+μ_inΔT_V'_i。 (8)

进一步，本发明所述微观组织检测包括硬度试验检测，金相观察，XRD等材料微观组织观察方法。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例平行于焊缝方向应力系数的实测值与修正值。

图2为本发明实施例垂直于焊缝方向应力系数实测值与修正值。

图3为本发明实施例平行于焊缝方向零声时偏差值实测值与修正值。

图4为本发明实施例垂直于焊缝方向零声时偏差值实测值与修正值。

图5为本发明实施例平行于焊缝方向残余应力的修正前超声波测量值和盲孔法测量值。

图6为本发明实施例平行于焊缝方向残余应力的修正后超声波修正值和盲孔法测量值。

图7为本发明实施例垂直于焊缝方向残余应力的修正前超声波测量值和盲孔法测量值。

图8为本发明实施例垂直于焊缝方向残余应力的修正后超声波修正值和盲孔法测量值。

具体实施方式

本发明的一种具体方式是：一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，包括以下步骤：

A、对焊接部位进行微观组织检测，将焊接部位按微观组织不同分成I个微观组织区域R_i，其中i为微观组织区域R_i的编号，i＝1,2,3…I；

B、确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi和垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi；确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT′_Pi和垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi；

C、计算修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的应力系数K_Pn、垂直于焊缝方向的应力系数K_Vn；平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Pn和垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Vn：

C1、在对焊接部位上任一测量区域n进行平行于焊缝方向的超声波残余应力测试时，根据测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例λ_in和步骤B中得到的不同微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的应力系数K_Pn；

C2、在对焊接部位上任一测量区域n进行垂直于焊缝方向的超声波残余应力测试时，根据测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例μ_in和步骤B中得到的不同微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的应力系数K_Vn；

C3、在对焊接部位上任一测量区域n进行平行于焊缝方向的超声波残余应力测试时，根据测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例λ_in和步骤B中得到的各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT′_Pi，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Pn；

C4、在对焊接部位上任一测量区域n进行垂直于焊缝方向的超声波残余应力测试时，根据测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例μ_in和步骤B中得到的各个微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Vn；

D、根据步骤C得到的修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的应力系数K_Pn和零声时偏差值ΔT_Pn，基于公式:Δσ_Pn＝K_Pn(Δt+ΔT_Pn)，计算修正了微观组织差异所造成的误差的所述测量区域n的平行于焊缝方向的焊接残余应力值Δσ_Pn；

根据步骤C得到的修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的实际垂直于焊缝方向的应力系数K_Vn和零声时偏差值ΔT_Vn，基于公式:Δσ_Vn＝K_Vn(Δt+ΔT_Vn)，计算修正了微观组织差异所造成的误差的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的焊接残余应力值Δσ_Vn。

本实施例中所述步骤C1的具体做法是：在对测量区域n进行平行于焊缝方向的超声波残余应力测试时，通过微观组织检测确定在测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例λ_in，根据步骤B中得到的不同微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi，按照以下公式，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的应力系数K_Pn：

本实施例中所述步骤B确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi的具体做法是：

B11、在焊接部位的焊缝区域和母材区域上连续取J个长度平行于焊缝，宽度为超声波探头宽度的平行测试试样M_j，其中，j为平行测试试样M_j的试样编号，j＝1,2,3…J；所述平行测试试样M_j的长度等于超声波接收探头长度、超声波发射探头长度、超声波传播有效距离以及步骤B12中拉伸机夹持端之和，且所取的平行测试试样M_j个数J大于微观组织区域R_i的数量I；

B12、在每个平行测试试样M_j的中心位置上沿所述平行测试试样M_j长度方向安放超声波探头，并通过微观组织检测确定在每个平行测试试样M_j的超声波探测范围中各个微观组织区域R_i所占的比例，记作a_ij；将拉伸机的夹持端夹持在所述平行测试试样M_j长度方向的两端，通过拉伸机对平行测试试样M_j施加沿所述平行测试试样M_j长度方向的不同梯度的载荷；在各个应力状态下，分别对平行测试试样M_j进行沿所述平行测试试样M_j长度方向的超声波残余应力测试，记录每个应力状态下超声波测量***所测出的各个平行测试试样M_j的残余应力值和拉伸机提供的实际载荷值；

B13、步骤B12中进行残余应力测试的超声波测量***的预设应力系数为K_s，以声弹性公式为基础，通过步骤B12中得到的每个应力状态下超声波测量***所测出的平行测试试样M_j的残余应力值，计算出每个应力状态下各个平行测试试样M_j的实际超声波声时差；根据步骤B12记录的拉伸机提供的实际载荷值和平行测试试样M_j的横截面积，得到实际作用在平行测试试样M_j上应力值；

B14、根据步骤B13得到的每个应力状态下平行测试试样M_j的实际超声波声时差和实际作用在平行测试试样M_j上应力值的对应关系，基于声弹性公式，通过最小二乘法线性拟合，得到各个平行测试试样M_j超声波探测范围的平行于焊缝方向的应力系数K_Pj；

B15、基于以下公式，计算各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi：

本实施例中所述步骤B确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi的具体做法是：

B21、以焊缝中心线为对称轴，垂直于焊缝取一个垂向测试试样N，所述垂向测试试样N的长度方向包括焊缝区域，热影响区域和母材区域，所述垂向测试试样N的宽度大于或等于超声波接收探头长度、超声波发射探头长度和超声波传播有效距离之和；在垂向测试试样N上根据离焊缝中心线不同的距离布置K个测量点d_k，其中，k为测量点d_k的编号，k＝1,2,3…K，且所布置的测量点d_k个数K大于微观组织区域R_i的数量I；

B22、在垂向测试试样N上沿所述垂向测试试样N长度方向依次安放超声波探头，使超声探头中心分别对准各个测量点d_k，并通过微观组织检测确定垂向测试试样N上每个测量点d_k对应的超声波探测范围中各个微观组织区域R_i所占的比例，记作a_ik；将拉伸机的夹持端夹持在所述垂向测试试样N长度方向的两端，施加沿所述垂向测试试样N长度方向的不同梯度的载荷；在各个应力状态下，分别对各个测量点d_k进行沿所述垂向测试试样N长度方向的超声波残余应力测试，记录每个应力状态下，超声波测量***所测出的垂向测试试样N上各个测量点d_k的残余应力值和拉伸机提供的实际载荷值；

B23、步骤B22中进行残余应力测试的超声波测量***的预设应力系数为K_s，以声弹性公式为基础，通过步骤B22得到的每个应力状态下超声波测量***所测出的垂向测试试样N上各个测量点d_k的残余应力值，计算出每个应力状态下垂向测试试样N上各个测量点d_k的实际超声波声时差；根据步骤B22记录的拉伸机提供的实际载荷值和垂向测试试样N的横截面积，得到实际作用在垂向测试试样N上的应力值；

B24、根据步骤B23得到的每个应力状态下垂向测试试样N上各个测量点d_k的实际超声波声时差和实际作用在垂向测试试样N上应力值的对应关系，基于声弹性公式，通过最小二乘法线性拟合得到垂向测试试样N上各个测量点d_k对应的超声波探测范围的垂直于焊缝方向的应力系数K_Vk；

B25、基于以下公式，计算各个微观组织区域R_i垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi：

本实施例中所述步骤B确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT′_Pi的具体做法是：

B31、确定母材零应力状态传播时间

取与待测焊接试样材料厚度相同的未焊接的母材试板，进行超声波残余应力测定，记录超声波在所述母材试板的传播时间，将超声波在沿所述母材试板轧制方向的传播时间记为沿轧制方向的母材零应力状态传播时间t_P0；将超声波在垂直于所述母材试板轧制方向的传播时间记为垂直于轧制方向的母材零应力状态传播时间t_V0；

B32、在焊接部位的焊缝区域和母材区域上连续取H个长度平行于焊缝，宽度为超声波探头宽度的平行测试试样U_h，其中，h为平行测试试样U_h的试样编号，h＝1,2,3…H；所述平行测试试样U_h的长度等于超声波接收探头长度、超声波发射探头长度和超声波传播有效距离之和，且所取的平行测试试样U_h个数H大于微观组织区域R_i的数量I；

B33、在每个平行测试试样U_h的中心位置上沿所述平行测试试样U_h长度方向安放超声波探头，并通过微观组织检测确定在每个平行测试试样U_h的超声波探测范围中各个微观组织区域R_i所占的比例，记作b_ih；对每个平行测试试样U_h进行沿所述平行测试试样U_h的长度方向的超声波残余应力测试，并将超声波在所述平行测试试样U_h的超声波探测范围的传播时间记为平行测试试样U_h的零应力状态传播时间t_hOo；用平行测试试样U_h的零应力状态传播时间t_hO减去沿轧制方向的母材零应力状态传播时间t_PO，即得各个平行测试试样U_h的零声时偏差值ΔT_Ph，ΔT_Ph＝t_h0-t_P0；

B34、基于以下公式，计算各个不同微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT′_Pi：

本实施例中所述步骤B确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi的具体做法是：

B41、确定母材零应力状态传播时间

取与待测焊接试样材料厚度相同的未焊接的母材试板，进行超声波残余应力测定，并记录超声波在所述母材试板的传播时间，将超声波在沿所述母材试板轧制方向的传播时间记为沿轧制方向的母材零应力状态传播时间t_P0；将超声波在垂直于所述母材试板的轧制方向的传播时间记为垂直于轧制方向的母材零应力状态传播时间t_V0；

B42、在焊接部位的焊缝区域和母材区域上连续取G个长度垂直于焊缝，宽度等于超声波探头宽度Y的垂向测试试样W_g，其中，g为垂向测试试样W_g的试样编号，g＝1,2,3…G；所述垂向测试试样W_g的长度等于超声波接收探头长度、超声波发射探头长度和超声波传播有效距离之和；且所取的垂向测试试样W_g个数G大于微观组织区域R_i的数量I；

B43、在每个垂向测试试样W_g的中心位置上沿所述垂向测试试样W_g长度方向安放超声波探头，并通过微观组织检测确定在每个垂向测试试样W_g的超声波探测范围中各个微观组织区域R_i所占的比例，记作b_ig；对每个垂向测试试样W_g进行沿所述垂向测试试样W_g的长度方向的超声波残余应力测试，并将超声波在所述垂向测试试样W_g的超声波探测范围的传播时间记为垂向测试试样W_g的零应力状态传播时间t_g0；用垂向测试试样W_g的零应力状态传播时间t_g0减去垂直于轧制方向的母材零应力状态传播时间t_V0，即得各个垂向测试试样W_g的零声时偏差值ΔT_Vg，ΔT_Vg＝t_g0-t_V0；

B44、基于以下公式，计算各个不同微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi：

本实施例中所述步骤C2的具体做法是：在对测量区域n进行垂直于焊缝方向的超声波残余应力测试时，通过微观组织检测确定在测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例μ_in，根据步骤B中得到的不同微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi，按照以下公式，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的应力系数K_Vn：

本实施例中所述步骤C3的具体做法是：在对测量区域n进行平行于焊缝方向的超声波残余应力测试时，通过微观组织检测确定在测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例λ_in，根据步骤B中得到的各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT′_Pi，按照以下公式，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Pn；

ΔT_Pn＝λ_1nΔT_P'₁+λ_2nΔT_P'₂+…+λ_inΔT_P'_i。

本实施例中所述步骤C4的具体做法是：在对测量区域n进行垂直于焊缝方向的超声波残余应力测试时，通过微观组织检测确定在测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例μ_in，根据步骤B中得到的各个微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi，按照以下公式，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Vn；

ΔT_Vn＝μ_1nΔT_V'₁+μ_2nΔT_V'₂+…+μ_inΔT_V'_i。

本实施例中所述微观组织检测包括硬度试验检测，金相观察，XRD等材料微观组织观察方法。

以焊接试样7N01铝合金为例，该类铝合金属于Al-Zn-Mg铝合金，轧制板材，填充材料为ER5356，板厚为8mm，焊接过程分为打底焊和盖面焊，具体操作如下：

首先，对焊接试样的焊接部位的余高进行打磨去除，表面粗糙度符合相关标准。

按照步骤A焊接部位进行微观组织区域划分。按照步骤B11-B15确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi；按照步骤B21-B25确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi。

在此步骤中，步骤B12和B22中进行残余应力测试的超声波测量***的预设应力系数为K_s＝4。

在步骤B12中拉伸机施加力的具体操作是：将拉伸机的夹持端夹持在所述平行测试试样M_j长度方向的两端，控制拉伸试验机使得平行测试试样M_j内的应力为零，以此为零应力参考信号，然后通过拉伸机对平行测试试样M_j施加沿所述平行测试试样M_j长度方向的不同梯度的载荷(每次增加2KN的拉力)。

在步骤B22中拉伸机施加力的具体操作是：将拉伸机的夹持端夹持在所述垂向测试试样N长度方向的两端，控制拉伸试验机使得垂向测试试样N内的应力为零，以此为零应力参考信号，然后通过拉伸机施加沿所述垂向测试试样N长度方向的不同梯度的载荷(每次增加2KN的拉力)。

按照步骤C计算修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的应力系数K_Pn、垂直于焊缝方向的应力系数K_Vn。

如图1示出，实测值表示步骤B14得到的各个平行测试试样M_j超声波探测范围的平行于焊缝方向的应力系数K_Pj；修正值曲线是由步骤C1求得的修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的应力系数K_Pn得到的。

如图2所示，实测值表示步骤B24得到的各个测量点d_k对应的超声波探测范围的垂直于焊缝方向的应力系数K_Vk，修正值曲线是由步骤C2求得的修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的应力系数K_Vn得到的。

按照步骤B31-B34确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT′_Pi；按照步骤B41-B44确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi。

在步骤B42中，在焊接部位的焊缝区域和母材区域上连续取G个长度垂直于焊缝，宽度等于超声波探头宽度Y的垂向测试试样W_g，所取的垂向测试试样W_g的中心点分别距离焊缝中心0mm、5mm、15mm、25mm、35mm、45mm、55mm。

按照步骤C计算平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Pn和垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Vn。

如图3所示，实测值表示步骤B33得到的各个平行测试试样U_h的零声时偏差值ΔT_Ph；修正值曲线是由步骤C3求得的修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Pn得到的。

如图4所示，实测值表示步骤B43得到的各个垂向测试试样W_g的零声时偏差值ΔT_Vg；修正值曲线是由步骤C4求得的修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Vn得到的。

图5示出，不用本发明的误差修正方法测得的平行于焊缝方向的超声波残余应力测量值(图中标为超声波法修正前)和盲孔法测得的残余应力测量值(图中标为盲孔法)。

图6示出，用本发明的误差修正方法测得的平行于焊缝方向的超声波残余应力修正值(图中标为超声波法)和盲孔法测得的残余应力测量值(图中标为盲孔法)。

从图5和图6可以看出，平行于焊缝方向的超声波残余应力测量结果经过本发明方法修正以后，更接近盲孔法测量得到的结果，特别在距焊缝中心近的微观组织变化明显的区域，修正效果明显。

图7示出，不用本发明的误差修正方法测得的垂直于焊缝方向焊的超声波残余应力测量值(图中标为超声波法修正前)和盲孔法测得的残余应力测量值(图中标为盲孔法)。

图8示出，用本发明的误差修正方法测得的垂直于焊缝方向的超声波残余应力修正值(图中标为超声波法)和盲孔法测得的残余应力测量值(图中标为盲孔法)。

从图7和图8可以看出，垂直于焊缝方向的超声波残余应力测量结果经过本发明方法修正以后，更接近盲孔法测量得到的结果，特别在距焊缝中心近的微观组织变化明显的区域，修正效果明显。

Claims (10)

1.一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，包括以下步骤：

A、对焊接部位进行微观组织检测，将焊接部位按微观组织不同分成I个微观组织区域R_i，其中i为微观组织区域R_i的编号，i＝1，2，3...I；

B、确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi和垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi；确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Pi和垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi；

C、计算修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的应力系数K_Pn、垂直于焊缝方向的应力系数K_Vn；平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Pn和垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Vn：

C1、在对焊接部位上任一测量区域n进行平行于焊缝方向的超声波残余应力测试时，根据测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例λ_in和步骤B中得到的不同微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的应力系数K_Pn；

C2、在对焊接部位上任一测量区域n进行垂直于焊缝方向的超声波残余应力测试时，根据测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例μ_in和步骤B中得到的不同微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的应力系数K_Vn；

C3、在对焊接部位上任一测量区域n进行平行于焊缝方向的超声波残余应力测试时，根据测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例λ_in和步骤B中得到的各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Pi，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Pn；

C4、在对焊接部位上任一测量区域n进行垂直于焊缝方向的超声波残余应力测试时，根据测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例μ_in和步骤B中得到的各个微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Vn；

D、根据步骤C得到的修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的应力系数K_Pn和零声时偏差值ΔT_Pn，基于公式：Δσ_Pn＝K_Pn(Δt+ΔT_Pn)，计算修正了微观组织差异所造成的误差的所述测量区域n的平行于焊缝方向的焊接残余应力值Δσ_Pn；

根据步骤C得到的修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的系数K_Vn和零声时偏差值ΔT_Vn，基于公式：Δσ_Vn＝K_Vn(Δt+ΔT_Vn)，计算修正了微观组织差异所造成的误差的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的焊接残余应力值Δσ_Vn；

其中，Δt为临界折射波在待测样中的传播时间与超声波在零应力样中的传播时间之差，也称为超声波声时差，所述零应力样取自于母材。

2.根据权利要求1所述的一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，其特征在于：所述步骤B确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi的具体做法是：

B11、在焊接部位的焊缝区域和母材区域上连续取J个长度平行于焊缝，宽度为超声波探头宽度的平行测试试样M_j，其中，j为平行测试试样M_j的试样编号，j＝1，2，3...J；所述平行测试试样M_j的长度等于超声波接收探头长度、超声波发射探头长度、超声波传播有效距离以及拉伸机夹持端之和，且所取的平行测试试样M_j个数J大于微观组织区域R_i的数量I；

B12、在每个平行测试试样M_j的中心位置上沿所述平行测试试样M_j长度方向安放超声波接收探头和超声波发射探头，并通过微观组织检测确定在每个平行测试试样M_j的超声波探测范围中各个微观组织区域R_i所占的比例，记作a_ij；将拉伸机的夹持端夹持在所述平行测试试样M_j长度方向的两端，通过拉伸机对平行测试试样M_j施加沿所述平行测试试样M_j长度方向的不同梯度的载荷；在各个应力状态下，分别对平行测试试样M_j进行沿所述平行测试试样M_j长度方向的超声波残余应力测试，记录每个应力状态下超声波测量***所测出的各个平行测试试样M_j的残余应力值和拉伸机提供的实际载荷值；

B13、步骤B12中进行残余应力测试的超声波测量***的预设应力系数为K_s，以声弹性公式为基础，通过步骤B12中得到的每个应力状态下超声波测量***所测出的平行测试试样M_j的残余应力值，计算出每个应力状态下各个平行测试试样M_j的实际超声波声时差；根据步骤B12记录的拉伸机提供的实际载荷值和平行测试试样M_j的横截面积，得到实际作用在平行测试试样M_j上应力值；

B14、根据步骤B13得到的每个应力状态下平行测试试样M_j的实际超声波声时差和实际作用在平行测试试样M_j上应力值的对应关系，利用声弹性公式，通过最小二乘法线性拟合，得到各个平行测试试样M_j超声波探测范围的平行于焊缝方向的应力系数K_Pj；

B15、基于以下公式，计算各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi：

3.根据权利要求1所述的一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，其特征在于：所述步骤B确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi的具体做法是：

B21、以焊缝中心线为对称轴，垂直于焊缝取一个垂向测试试样N，所述垂向测试试样N的长度方向包括焊缝区域，热影响区域和母材区域，所述垂向测试试样N的宽度大于或等于超声波接收探头长度、超声波发射探头长度和超声波传播有效距离之和；在垂向测试试样N上根据离焊缝中心线不同的距离布置K个测量点d_k，其中，k为测量点d_k的编号，k＝1，2，3...K，且所布置的测量点d_k个数K大于微观组织区域R_i的数量I；

B22、在垂向测试试样N上沿所述垂向测试试样N长度方向依次安放超声波探头，使超声探头中心分别对准各个测量点d_k，并通过微观组织检测确定垂向测试试样N上每个测量点d_k对应的超声波探测范围中各个微观组织区域R_i所占的比例，记作a_ik；将拉伸机的夹持端夹持在所述垂向测试试样N长度方向的两端，施加沿所述垂向测试试样N长度方向的不同梯度的载荷；在各个应力状态下，分别对各个测量点d_k进行沿所述垂向测试试样N长度方向的超声波残余应力测试，记录每个应力状态下，超声波测量***所测出的垂向测试试样N上各个测量点d_k的残余应力值和拉伸机提供的实际载荷值；

B23、步骤B22中进行残余应力测试的超声波测量***的预设应力系数为K_s，以声弹性公式为基础，通过步骤B22得到的每个应力状态下超声波测量***所测出的垂向测试试样N上各个测量点d_k的残余应力值，计算出每个应力状态下垂向测试试样N上各个测量点d_k的实际超声波声时差；根据步骤B22记录的拉伸机提供的实际载荷值和垂向测试试样N的横截面积，得到实际作用在垂向测试试样N上的应力值；

B24、根据步骤B23得到的每个应力状态下垂向测试试样N上各个测量点d_k的实际超声波声时差和实际作用在垂向测试试样N上应力值的对应关系，利用声弹性公式，通过最小二乘法线性拟合得到垂向测试试样N上各个测量点d_k对应的超声波探测范围的垂直于焊缝方向的应力系数K_Vk；

B25、基于以下公式，计算各个微观组织区域R_i垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi：

4.根据权利要求1所述的一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，其特征在于：所述步骤B确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Pi的具体做法是：

B31、确定母材零应力状态传播时间

取与待测焊接试样材料厚度相同的未焊接的母材试板，进行超声波残余应力测定，记录超声波在所述母材试板的传播时间，将超声波在沿所述母材试板轧制方向的传播时间记为沿轧制方向的母材零应力状态传播时间t_P0；将超声波在垂直于所述母材试板轧制方向的传播时间记为垂直于轧制方向的母材零应力状态传播时间t_V0；

B32、在焊接部位的焊缝区域和母材区域上连续取H个长度平行于焊缝，宽度为超声波探头宽度的平行测试试样U_h，其中，h为平行测试试样U_h的试样编号，h＝1，2，3...H；所述平行测试试样U_h的长度等于超声波接收探头长度、超声波发射探头长度和超声波传播有效距离之和，且所取的平行测试试样U_h个数H大于微观组织区域R_i的数量I；

B33、在每个平行测试试样U_h的中心位置上沿所述平行测试试样U_h长度方向安放超声波探头，并通过微观组织检测确定在每个平行测试试样U_h的超声波探测范围中各个微观组织区域R_i所占的比例，记作b_ih；对每个平行测试试样U_h进行沿所述平行测试试样U_h的长度方向的超声波残余应力测试，并将超声波在所述平行测试试样U_h的超声波探测范围的传播时间记为平行测试试样U_h的零应力状态传播时间t_h0；用平行测试试样U_h的零应力状态传播时间t_h0减去沿轧制方向的母材零应力状态传播时间t_P0，即得各个平行测试试样U_h的零声时偏差值ΔT_Ph，ΔT_Ph＝t_h0-t_P0；

B34、基于以下公式，计算各个不同微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Pi：

5.根据权利要求1所述的一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，其特征在于：所述步骤B确定焊接部位上各个微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi的具体做法是：

B41、确定母材零应力状态传播时间

取与待测焊接试样材料厚度相同的未焊接的母材试板，进行超声波残余应力测定，并记录超声波在所述母材试板的传播时间，将超声波在沿所述母材试板轧制方向的传播时间记为沿轧制方向的母材零应力状态传播时间t_P0；将超声波在垂直于所述母材试板的轧制方向的传播时间记为垂直于轧制方向的母材零应力状态传播时间t_V0；

B42、在焊接部位的焊缝区域和母材区域上连续取G个长度垂直于焊缝，宽度等于超声波探头宽度Y的垂向测试试样W_g，其中，g为垂向测试试样W_g的试样编号，g＝1，2，3...G；所述垂向测试试样W_g的长度等于超声波接收探头长度、超声波发射探头长度和超声波传播有效距离之和；且所取的垂向测试试样W_g个数G大于微观组织区域R_i的数量I；

B43、在每个垂向测试试样W_g的中心位置上沿所述垂向测试试样W_g长度方向安放超声波探头，并通过微观组织检测确定在每个垂向测试试样W_g的超声波探测范围中各个微观组织区域R_i所占的比例，记作b_ig；对每个垂向测试试样W_g进行沿所述垂向测试试样W_g的长度方向的超声波残余应力测试，并将超声波在所述垂向测试试样W_g的超声波探测范围的传播时间记为垂向测试试样W_g的零应力状态传播时间t_g0；用垂向测试试样W_g的零应力状态传播时间t_g0减去垂直于轧制方向的母材零应力状态传播时间t_V0，即得各个垂向测试试样W_g的零声时偏差值ΔT_Vg，ΔT_Vg＝t_g0-t_V0；

B44、基于以下公式，计算各个不同微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi：

6.根据权利要求1所述的一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，其特征在于：所述步骤C1的具体做法是：在对测量区域n进行平行于焊缝方向的超声波残余应力测试时，通过微观组织检测确定在测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例λ_in，根据步骤B中得到的不同微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的应力系数K’_Pi，按照以下公式，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的应力系数K_Pn：

7.根据权利要求1所述的一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，其特征在于：所述步骤C2的具体做法是：在对测量区域n进行垂直于焊缝方向的超声波残余应力测试时，通过微观组织检测确定在测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例μ_in，根据步骤B中得到的不同微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的应力系数K’_Vi，按照以下公式，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的应力系数K_Vn：

8.根据权利要求1所述的一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，其特征在于：所述步骤C3的具体做法是：在对测量区域n进行平行于焊缝方向的超声波残余应力测试时，通过微观组织检测确定在测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例λ_in，根据步骤B中得到的各个微观组织区域R_i的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Pi，按照以下公式，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的平行于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Pn；

ΔT_Pn＝λ_1nΔT’_P1+λ_2nΔT’_P2+…+λ_inΔT’_Pi。

9.根据权利要求1所述的一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，其特征在于：所述步骤C4的具体做法是：在对测量区域n进行垂直于焊缝方向的超声波残余应力测试时，通过微观组织检测确定在测量区域n的超声波探测范围中各微观组织区域R_i所占的比例μ_in，根据步骤B中得到的各个微观组织区域R_i的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT’_Vi，按照以下公式，求得修正了微观组织差异影响的所述测量区域n的垂直于焊缝方向的零声时偏差值ΔT_Vn；

ΔT_Vn＝μ_1nΔT’_V1+μ₂nΔT’_V2+…+μ_inΔT’_Vi。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法，其特征在于：所述微观组织检测包括硬度试验检测，金相观察，XRD检测。