ISO 21432:2019

Non-destructive testing — Standard test method for determining residual stresses by neutron diffraction

This document describes the test method for determining residual stresses in polycrystalline materials by neutron diffraction. It is applicable to both homogeneous and inhomogeneous materials including those containing distinct phases. The principles of the neutron diffraction technique are outlined. Suggestions are provided on: — the selection of appropriate diffracting lattice planes on which measurements should be made for different categories of materials, — the specimen directions in which the measurements should be performed, and — the volume of material examined in relation to the material grain size and the envisaged stress state. Procedures are described for accurately positioning and aligning test pieces in a neutron beam and for precisely defining the volume of material sampled for the individual measurements. The precautions needed for calibrating neutron diffraction instruments are described. Techniques for obtaining a stress-free reference are presented. The methods of making individual measurements by neutron diffraction are described in detail. Procedures for analysing the results and for determining their statistical relevance are presented. Advice is provided on how to determine reliable estimates of residual stresses from the strain data and on how to estimate the uncertainty in the results.

Essais non destructifs — Méthode normalisée de détermination des contraintes résiduelles par diffraction de neutrons

AVERTISSEMENT — Le présent document n'a pas pour but de traiter des problèmes de sécurité qui sont, le cas échéant, liés à son utilisation. Il incombe à l'utilisateur du présent document de mettre en place des pratiques appropriées en matière d'hygiène et de sécurité, et de s'assurer de la conformité à la réglementation nationale en vigueur.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 05-Dec-2019
• ICS: 19.100 - Non-destructive testing
• Technical Committee: ISO/TC 135/SC 5 - Radiographic testing
• Drafting Committee: ISO/TC 135/SC 5 - Radiographic testing
• Current Stage: 9020 - International Standard under periodical review
• Start Date: 15-Oct-2024
• Completion Date: 15-Oct-2024

Relations

• Revises: ISO/TS 21432:2005 - Non-destructive testing — Standard test method for determining residual stresses by neutron diffraction
• Effective Date: 03-Mar-2018

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 21432
First edition
2019-12
Non-destructive testing — Standard
test method for determining residual
stresses by neutron diffraction
Essais non destructifs — Méthode normalisée de détermination des
contraintes résiduelles par diffraction de neutrons
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
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on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: [phone]
Fax: [phone]
Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .v
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviated terms . 5
4.1 Symbols and units . 5
4.2 Subscripts . 7
4.3 Abbreviated terms . 7
5 Summary of method . 7
5.1 General . 7
5.2 Outline of the principle — Bragg’s law . 7
5.3 Neutron sources . 7
5.4 Strain determination . 8
5.4.1 General. 8
5.4.2 Monochromatic instrument . 8
5.4.3 TOF instrument . 8
5.5 Neutron diffractometers . 9
5.6 Stress determination . 9
6 Purpose, geometry and material .14
6.1 General .14
6.2 Purpose of the measurement .14
6.3 Geometry .14
6.4 Composition .14
6.5 Thermal/mechanical history .15
6.6 Phases and crystal structures .15
6.7 Homogeneity . .15
6.8 Microstructure .15
6.9 Texture .15
7 Preparations for measurements .15
7.1 General .15
7.2 Alignment and calibration of the instrument .15
7.3 Choice of diffraction conditions .16
7.3.1 Monochromatic instruments .16
7.3.2 TOF instruments .18
7.4 Positioning procedures .19
7.5 Gauge volumes .19
7.6 Methods for establishing the macroscopically stress-free or reference lattice spacing .20
8 Measurement and recording requirements .22
8.1 General .22
8.2 Recording requirements .22
8.2.1 General.22
8.2.2 General information — instrument .22
8.2.3 General information — specimen .23
8.2.4 Specific information required for each diffraction measurement .23
8.3 Specimen co-ordinates .24
8.4 Positioning of the specimen .24
8.5 Measurement directions .24
8.6 Number and location of measuring positions .24
8.7 Gauge volume .25
8.8 Gauge volume centroid considerations .25
8.9 Temperature .25
9 Calculation of stress .25
9.1 General .25
9.2 Normal stress determinations .25
9.3 Stress state determinations .26
9.3.1 General.26
9.3.2 The sinψ method .26
9.4 Choice of elastic constants .27
9.5 Diffraction data analysis .27
9.5.1 General.27
9.5.2 Peak fitting function .27
9.5.3 Background function .28
9.5.4 Peak to background ratio.28
9.5.5 Distorted peak profiles .28
10 Reliability .29
11 Reporting .30
11.1 General .30
11.2 Strain or stress values .30
11.2.1 General.30
11.2.2 Stress-free or reference lattice spacing .30
11.2.3 Conversion of strain to stress .
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test method for determining residual
stresses by neutron diffraction
Essais non destructifs — Méthode normalisée de détermination des
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Foreword .v
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviated terms . 5
4.1 Symbols and units . 5
4.2 Subscripts . 7
4.3 Abbreviated terms . 7
5 Summary of method . 7
5.1 General . 7
5.2 Outline of the principle — Bragg’s law . 7
5.3 Neutron sources . 7
5.4 Strain determination . 8
5.4.1 General. 8
5.4.2 Monochromatic instrument . 8
5.4.3 TOF instrument . 8
5.5 Neutron diffractometers . 9
5.6 Stress determination . 9
6 Purpose, geometry and material .14
6.1 General .14
6.2 Purpose of the measurement .14
6.3 Geometry .14
6.4 Composition .14
6.5 Thermal/mechanical history .15
6.6 Phases and crystal structures .15
6.7 Homogeneity . .15
6.8 Microstructure .15
6.9 Texture .15
7 Preparations for measurements .15
7.1 General .15
7.2 Alignment and calibration of the instrument .15
7.3 Choice of diffraction conditions .16
7.3.1 Monochromatic instruments .16
7.3.2 TOF instruments .18
7.4 Positioning procedures .19
7.5 Gauge volumes .19
7.6 Methods for establishing the macroscopically stress-free or reference lattice spacing .20
8 Measurement and recording requirements .22
8.1 General .22
8.2 Recording requirements .22
8.2.1 General.22
8.2.2 General information — instrument .22
8.2.3 General information — specimen .23
8.2.4 Specific information required for each diffraction measurement .23
8.3 Specimen co-ordinates .24
8.4 Positioning of the specimen .24
8.5 Measurement directions .24
8.6 Number and location of measuring positions .24
8.7 Gauge volume .25
8.8 Gauge volume centroid considerations .25
8.9 Temperature .25
9 Calculation of stress .25
9.1 General .25
9.2 Normal stress determinations .25
9.3 Stress state determinations .26
9.3.1 General.26
9.3.2 The sinψ method .26
9.4 Choice of elastic constants .27
9.5 Diffraction data analysis .27
9.5.1 General.27
9.5.2 Peak fitting function .27
9.5.3 Background function .28
9.5.4 Peak to background ratio.28
9.5.5 Distorted peak profiles .28
10 Reliability .29
11 Reporting .30
11.1 General .30
11.2 Strain or stress values .30
11.2.1 General.30
11.2.2 Stress-free or reference lattice spacing .30
11.2.3 Conversion of strain to stress .
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NORME ISO
INTERNATIONALE 21432
Première édition
2019-12
Essais non destructifs — Méthode
normalisée de détermination des
contraintes résiduelles par diffraction
de neutrons
Non-destructive testing — Standard test method for determining
residual stresses by neutron diffraction
Numéro de référence
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Tél.: [phone]
Fax: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vii
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et abréviations . 6
4.1 Symboles et unités . 6
4.2 Indices . 7
4.3 Abréviations . 7
5 Résumé de la méthode . 7
5.1 Généralités . 7
5.2 Présentation du principe — loi de Bragg . 8
5.3 Sources de neutrons . 8
5.4 Détermination de la déformation . 8
5.4.1 Généralités . 8
5.4.2 Appareil monochromatique . 8
5.4.3 Appareil à temps de vol (TDV) . 9
5.5 Diffractomètres de neutrons . 9
5.6 Détermination de la contrainte . .10
6 Objectif, géométrie et matériau .14
6.1 Généralités .14
6.2 Objectif de la mesure .14
6.3 Géométrie .14
6.4 Composition .14
6.5 Historique thermique/mécanique .15
6.6 Phases et structures cristallines .15
6.7 Homogénéité .15
6.8 Microstructure .15
6.9 Texture .15
7 Préparations pour les mesures .15
7.1 Généralités .15
7.2 Alignement et étalonnage de l’appareil .15
7.3 Sélection des conditions de diffraction .16
7.3.1 Appareils monochromatiques .16
7.3.2 Appareils à temps de vol (TDV) .18
7.4 Modes opératoires de positionnement .19
7.5 Volumes d’évaluation .19
7.6 Méthodes pour l’obtention de la distance interréticulaire de référence ou libre
de contraintes macroscopiques .20
8 Exigences de mesure et d’enregistrement .23
8.1 Généralités .23
8.2 Exigences d’enregistrement .23
8.2.1 Généralités .23
8.2.2 Informations générales — appareil .23
8.2.3 Informations générales — échantillon .24
8.2.4 Informations spécifiques requises pour chaque mesure de diffraction .24
8.3 Coordonnées de l’échantillon .25
8.4 Positionnement de l’échantillon .25
8.5 Directions de mesure .25
8.6 Nombre et position des points de mesure .25
8.7 Volume d’évaluation .25
8.8 Facteurs à considérer pour le centroïde du volume d’évaluation . .25
8.9 Température .26
9 Calcul de la contrainte .26
9.1 Généralités .26
9.2 Détermination des contraintes normales .26
9.3 Détermination de l’état de contrainte .27
9.3.1 Généralités .27
9.3.2 Méthode des sinψ .27
9.4 Sélection des constantes d’élasticité .28
9.5 Analyse des données de diffraction .28
9.5.1 Généralités .28
9.5.2 Fonction d’ajustement du pic .28
9.5.3 Fonction d’ajustement du bruit de fond .29
9.5.4 Rapport entre le pic et le bruit de fond .29
9.5.5 Profils de pic déformés .29
10 Fiabilité .30
11 Rapport.31
11.1 Généralités .31
11.2 Valeurs des déformations ou des contraintes .31
11.2.1 Généralités .31
11.2.2 Distance interréticulaire de référence ou libre de contraintes .31
11.2.3 Conversion de la déformation en contrainte .31
11.2.4 Constantes d’élasticité .31
11.2.5 Positionnement .
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normalisée de détermination des
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Avant-propos .v
Introduction .vii
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et abréviations . 6
4.1 Symboles et unités . 6
4.2 Indices . 7
4.3 Abréviations . 7
5 Résumé de la méthode . 7
5.1 Généralités . 7
5.2 Présentation du principe — loi de Bragg . 8
5.3 Sources de neutrons . 8
5.4 Détermination de la déformation . 8
5.4.1 Généralités . 8
5.4.2 Appareil monochromatique . 8
5.4.3 Appareil à temps de vol (TDV) . 9
5.5 Diffractomètres de neutrons . 9
5.6 Détermination de la contrainte . .10
6 Objectif, géométrie et matériau .14
6.1 Généralités .14
6.2 Objectif de la mesure .14
6.3 Géométrie .14
6.4 Composition .14
6.5 Historique thermique/mécanique .15
6.6 Phases et structures cristallines .15
6.7 Homogénéité .15
6.8 Microstructure .15
6.9 Texture .15
7 Préparations pour les mesures .15
7.1 Généralités .15
7.2 Alignement et étalonnage de l’appareil .15
7.3 Sélection des conditions de diffraction .16
7.3.1 Appareils monochromatiques .16
7.3.2 Appareils à temps de vol (TDV) .18
7.4 Modes opératoires de positionnement .19
7.5 Volumes d’évaluation .19
7.6 Méthodes pour l’obtention de la distance interréticulaire de référence ou libre
de contraintes macroscopiques .20
8 Exigences de mesure et d’enregistrement .23
8.1 Généralités .23
8.2 Exigences d’enregistrement .23
8.2.1 Généralités .23
8.2.2 Informations générales — appareil .23
8.2.3 Informations générales — échantillon .24
8.2.4 Informations spécifiques requises pour chaque mesure de diffraction .24
8.3 Coordonnées de l’échantillon .25
8.4 Positionnement de l’échantillon .25
8.5 Directions de mesure .25
8.6 Nombre et position des points de mesure .25
8.7 Volume d’évaluation .25
8.8 Facteurs à considérer pour le centroïde du volume d’évaluation . .25
8.9 Température .26
9 Calcul de la contrainte .26
9.1 Généralités .26
9.2 Détermination des contraintes normales .26
9.3 Détermination de l’état de contrainte .27
9.3.1 Généralités .27
9.3.2 Méthode des sinψ .27
9.4 Sélection des constantes d’élasticité .28
9.5 Analyse des données de diffraction .28
9.5.1 Généralités .28
9.5.2 Fonction d’ajustement du pic .28
9.5.3 Fonction d’ajustement du bruit de fond .29
9.5.4 Rapport entre le pic et le bruit de fond .29
9.5.5 Profils de pic déformés .29
10 Fiabilité .30
11 Rapport.31
11.1 Généralités .31
11.2 Valeurs des déformations ou des contraintes .31
11.2.1 Généralités .31
11.2.2 Distance interréticulaire de référence ou libre de contraintes .31
11.2.3 Conversion de la déformation en contrainte .31
11.2.4 Constantes d’élasticité .31
11.2.5 Positionnement .
...