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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter December 2, 2020

Influence of the Measurement Parameters on Depth-Resolved Residual Stress Measurements of Deep Rolled Construction Steel using Energy Dispersive X-ray Diffraction

Einfluss der Messparameter auf tiefenaufgelöste Eigenspannungsmessungen an festgewalztem Baustahl bei Anwendung energiedispersiver Röntgenbeugung
  • B. Breidenstein , S. Heikebrügge , P. Schaumann and C. Dänekas

Abstract

In this study, the influence of different measurement parameters of energy dispersive residual stress measurements on the obtained residual stress depth profiles of deep rolled construction steel S355 G10+M was investigated. Especially the diffraction angle θ and afterwards the measuring time t per inclination angle ψ were varied. A diffraction angle of θ = 20° shows an acceptable compromise between achievable information depth and detected total intensity of diffracted X-ray quanta. Furthermore, a measuring time per inclination angle ψ of t = 2,400 s leads to an acceptable standard deviation regarding the determined residual stress states. With these parameters for the energy-dispersive measurement, a comparison between angle-dispersive and energy-dispersive determination of residual stress depth profiles was carried out. Quantitative similarities between these two methods were observed, whereby the energy-dispersive determined residual stress depth profiles are rather discontinuous. A possible explanation could be found in the model used for the calculation of the net-plane-dependent radiographic elastic constants (XEC). In general, the energy-dispersive residual stress measurement was qualified for the determination of residual stress depth profiles of deep rolled construction steel. Based on the findings, a time-efficient non-destructive residual stress measurement can be carried out in the future with the discussed measurement parameters at maximum possible information depth.

Kurzfassung

In dieser Studie wurde der Einfluss unterschiedlicher Messparameter bei der energiedispersiven Eigenspannungsmessung auf die erhaltenen Eigenspannungstiefenverläufe an festgewalztem Baustahl S355 G10+M untersucht. Speziell wurden der Beugungswinkel θ und anschließend die Messzeit t pro Kippwinkel ψ variiert. Ein Beugungswinkel von θ = 20° zeigt einen akzeptablen Kompromiss zwischen erreichbarer Informationstiefe und detektierter Gesamtintensität gebeugter Röntgenquanten. Ferner führt eine Messzeit pro Kippwinkel ψ von t = 2.400 s zu einer akzeptablen Standardabweichung in Bezug auf die Ermittlung der Eigenspannungszustände. Mit diesen Parametern für die energiedispersive Messung wurde ein Vergleich zwischen winkeldispersiver und energiedispersiver Bestimmung von Eigenspannungstiefenverläufen durchgeführt. Es wurden quantitative Übereinstimmungen zwischen den beiden Verfahren beobachtet, wobei die energiedispersiv ermittelten Eigenspannungstiefenverläufe eher unstetig verlaufen. Eine mögliche Begründung könnte in dem zur Auswertung verwendeten Modell für die Berechnung der netzebenenabhängigen röntgenographischen, elastischen Konstanten (REK) liegen. Generell wurde die energiedispersive Eigenspannungsmessung für die Bestimmung von Tiefenverläufen in festgewalztem Baustahl qualifiziert. Basierend auf den Erkenntnissen kann zukünftig mit den erörterten Messparametern eine zeiteffiziente zerstörungsfreie Eigenspannungsmessung bei maximal möglicher Informationstiefe durchgeführt werden.


3 (corresponding author/Kontakt)

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Published Online: 2020-12-02
Published in Print: 2020-12-10

© 2020, Carl Hanser Verlag, München

Downloaded on 3.10.2023 from https://www.degruyter.com/document/doi/10.3139/105.110423/html
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