里氏硬度計如何測量壓力容器
更新更新時間:2013-07-16 點(diǎn)擊次數(shù):2261
1、便攜式里氏硬度計介紹
便攜式里氏硬度計是一種先進(jìn)的手持式硬度測試儀器,它通過回跳法來測定金屬硬度,由于測量獲得的信號是電壓值,電腦處理十分方便,測量后可立即讀出硬度值,并能即時換算為布氏、洛氏、維氏等硬度值。因其具有體積小、重量輕、便于攜帶、測試精度高、測量范圍寬(適用于所有常見金屬)、測試方向任意、對測試表面損傷小等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于鍋爐、壓力容器制造監(jiān)檢和在用檢驗中。
2、硬度測定在壓力容器檢驗中的應(yīng)用原理
材料硬度值與其強(qiáng)度存在著一定的比例關(guān)系。對鋼鐵材料來說,其抗拉強(qiáng)度近似等于三倍布氏硬度值;材料化學(xué)成分中,大多數(shù)合金元素都會使材料的硬度升高,其中碳對材料硬度的影響zui直接,材料中的碳含量越大,其硬度越高,因此硬度試驗有時用來判斷材料強(qiáng)度等級或鑒別材質(zhì);材料中不同金相組織具有不同硬度,一般來說,馬氏體硬度高于珠光體,珠光體的硬度高于鐵素體,鐵素體的硬度高于奧氏體,故通過硬度值可大致了解材料的金相組織,以及材料在加工過程中的組織變化和熱處理效果;加工殘余應(yīng)力與焊接殘余應(yīng)力的存在對材料的硬度也會產(chǎn)生影響,加工殘余應(yīng)力與焊接殘余應(yīng)力值越大,硬度越高。正因為影響材料硬度的因素較多,工程上硬度檢測的應(yīng)用也較多。
3、壓力容器檢驗中硬度測定的應(yīng)用
3.1主要受壓元件材質(zhì)不明
根據(jù)《壓力容器定期檢驗規(guī)則》(TSG R7001-2004)第二十五條規(guī)定,壓力容器主要受壓元件材質(zhì)的種類和牌號一般應(yīng)當(dāng)查明。材質(zhì)不明者,對于無特殊要求的容器,按Q235鋼進(jìn)行強(qiáng)度校核。對于第三類壓力容器、移動式壓力容器以及有特殊要求的壓力容器必須查明材質(zhì)。但在具體檢驗過程中,由于壓力容器使用單位的安全管理水平問題或其它原因,常出現(xiàn)壓力容器無主體材質(zhì)證明的情況。如果都按Q235鋼的強(qiáng)度進(jìn)行校核,有些情況下會出現(xiàn)強(qiáng)度校核不合格的情況,如果據(jù)此判廢,將造成部分設(shè)備資源的浪費(fèi)。此時,可通過對容器主要受壓元件進(jìn)行硬度測定,再通過硬度與強(qiáng)度的關(guān)系,近似求出材料的強(qiáng)度值,以此為依據(jù),再通過其它檢測方法,如化學(xué)成分分析等進(jìn)一步佐證,判定容器主體材質(zhì),確定材料強(qiáng)度,進(jìn)行強(qiáng)度校核,就可避免部分滿足使用要求的壓力容器因強(qiáng)度校核不合格而判廢。
3.2主要受壓元件材質(zhì)劣化
根據(jù)《壓力容器定期檢驗規(guī)則》(TSG R7001-2004)第二十五條,硬度測定是檢查主要受壓元件材質(zhì)是否劣化的手段之一。通過主要受壓元件的相同部位不同時期的硬度值變化、可疑部位和正常部位的硬度比較(須按同區(qū)域進(jìn)行比較)、鼓包/凹坑等缺陷部位與正常部位硬度值變化情況判斷等方式,可不通過金相檢測而對主要受壓元件材質(zhì)是否發(fā)生材質(zhì)劣化作出快速判斷,從而提高檢驗效率,降低檢驗成本,并保證壓力容器安全運(yùn)行。
根據(jù)GB/T17394-1998《金屬里氏硬度試驗方法》、HG/T 20581-2011《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》、GB/T1172-1999 《黑色金屬硬度及強(qiáng)度換算值》及國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)資料,提出以下判斷指標(biāo):
(1)相同部位不同時期硬度值相差10%以上時,可判斷材質(zhì)已劣化;
(2)可疑部位與正常部位硬度值相差在10%以上時(須按同區(qū)域進(jìn)行比較),可判斷材質(zhì)已劣化;
(3)缺陷部位與正常部位硬度值相差10%以上時,可判斷材質(zhì)已劣化。
當(dāng)通過硬度測定判斷材質(zhì)已劣化時,可采取金相檢測等檢測方法,進(jìn)一步進(jìn)行判定。
4、便攜式里氏硬度計現(xiàn)場使用的注意要點(diǎn)
以便攜式里氏硬度計現(xiàn)場測得的硬度值為依據(jù)對上述兩種情況進(jìn)行判定,則須保證現(xiàn)場硬度測定的準(zhǔn)確性。為此,須在以下幾方面加以注意:
4.1測試前,應(yīng)在儀器自帶試塊上進(jìn)行校驗,示值誤差和重復(fù)性應(yīng)不大于±12HL;
4.2兩測試點(diǎn)間距應(yīng)大于3mm;
4.3測試結(jié)果一般應(yīng)取5次或更多次測試的平均值。偏離正常范圍的單個大誤差數(shù)據(jù)可刪除,數(shù)據(jù)分散不應(yīng)超過平均值的±15HL;
4.4儀器至少每年檢定一次,檢定合格才能繼續(xù)使用;
4.5被測表面必須露出金屬光澤,并且平整、光滑,表面粗糙度Ra值應(yīng)達(dá)到2μm;
4.6對于曲率半徑R小于30mm的表面,須使用小支承環(huán);
4.7測試點(diǎn)所在壁厚應(yīng)大于5mm。同時,當(dāng)測試點(diǎn)所在位置為大面積板材時,應(yīng)在測試點(diǎn)的背面加固或支撐,否則即使厚度較大仍可能因測試部位變形導(dǎo)致測試值不準(zhǔn);
4.8須保證測試部位無磁性。
5、結(jié)語
綜上所述,便攜式里氏硬度計已在壓力容器檢驗工作中得到廣泛應(yīng)用,這些年檢驗工作中,本人在實際工作中遇到情況,和自己的一些觀點(diǎn),并對其應(yīng)用方式進(jìn)行了探討,并提出了實際應(yīng)用中,如何根據(jù)硬度值判定設(shè)備是否滿足使用要求的指標(biāo),如有片面之處,愿與業(yè)內(nèi)同行共同提高。