里氏硬度計(jì)如何測(cè)量壓力容器
更新更新時(shí)間：2013-07-16 點(diǎn)擊次數(shù)：2268
1、便攜式里氏硬度計(jì)介紹
便攜式里氏硬度計(jì)是一種先進(jìn)的手持式硬度測(cè)試儀器，它通過(guò)回跳法來(lái)測(cè)定金屬硬度，由于測(cè)量獲得的信號(hào)是電壓值，電腦處理十分方便，測(cè)量后可立即讀出硬度值，并能即時(shí)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(cè)試精度高、測(cè)量范圍寬（適用于所有常見(jiàn)金屬）、測(cè)試方向任意、對(duì)測(cè)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(yàn)中。
2、硬度測(cè)定在壓力容器檢驗(yàn)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(duì)鋼鐵材料來(lái)說(shuō)，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(huì)使材料的硬度升高，其中碳對(duì)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(yàn)有時(shí)用來(lái)判斷材料強(qiáng)度等級(jí)或鑒別材質(zhì)；材料中不同金相組織具有不同硬度，一般來(lái)說(shuō)，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(guò)硬度值可大致了解材料的金相組織，以及材料在加工過(guò)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(duì)材料的硬度也會(huì)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?yàn)橛绊懖牧嫌捕鹊囊蛩剌^多，工程上硬度檢測(cè)的應(yīng)用也較多。
3、壓力容器檢驗(yàn)中硬度測(cè)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(yàn)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(hào)一般應(yīng)當(dāng)查明。材質(zhì)不明者，對(duì)于無(wú)特殊要求的容器，按Q235鋼進(jìn)行強(qiáng)度校核。對(duì)于第三類壓力容器、移動(dòng)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(yàn)過(guò)程中，由于壓力容器使用單位的安全管理水平問(wèn)題或其它原因，常出現(xiàn)壓力容器無(wú)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(huì)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(shí)，可通過(guò)對(duì)容器主要受壓元件進(jìn)行硬度測(cè)定，再通過(guò)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(guò)其它檢測(cè)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(yàn)規(guī)則》（TSG R7001-2004）第二十五條，硬度測(cè)定是檢查主要受壓元件材質(zhì)是否劣化的手段之一。通過(guò)主要受壓元件的相同部位不同時(shí)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(guò)金相檢測(cè)而對(duì)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(yàn)效率，降低檢驗(yàn)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(yàn)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(guó)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(shí)期硬度值相差10%以上時(shí)，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(shí)（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(shí)，可判斷材質(zhì)已劣化。
當(dāng)通過(guò)硬度測(cè)定判斷材質(zhì)已劣化時(shí)，可采取金相檢測(cè)等檢測(cè)方法，進(jìn)一步進(jìn)行判定。
4、便攜式里氏硬度計(jì)現(xiàn)場(chǎng)使用的注意要點(diǎn)
以便攜式里氏硬度計(jì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的硬度值為依據(jù)對(duì)上述兩種情況進(jìn)行判定，則須保證現(xiàn)場(chǎng)硬度測(cè)定的準(zhǔn)確性。為此，須在以下幾方面加以注意：
4.1測(cè)試前，應(yīng)在儀器自帶試塊上進(jìn)行校驗(yàn)，示值誤差和重復(fù)性應(yīng)不大于±12HL；
4.2兩測(cè)試點(diǎn)間距應(yīng)大于3mm；
4.3測(cè)試結(jié)果一般應(yīng)取5次或更多次測(cè)試的平均值。偏離正常范圍的單個(gè)大誤差數(shù)據(jù)可刪除，數(shù)據(jù)分散不應(yīng)超過(guò)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(cè)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(duì)于曲率半徑R小于30mm的表面，須使用小支承環(huán)；
4.7測(cè)試點(diǎn)所在壁厚應(yīng)大于5mm。同時(shí)，當(dāng)測(cè)試點(diǎn)所在位置為大面積板材時(shí)，應(yīng)在測(cè)試點(diǎn)的背面加固或支撐，否則即使厚度較大仍可能因測(cè)試部位變形導(dǎo)致測(cè)試值不準(zhǔn)；
4.8須保證測(cè)試部位無(wú)磁性。
5、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，便攜式里氏硬度計(jì)已在壓力容器檢驗(yàn)工作中得到廣泛應(yīng)用，這些年檢驗(yàn)工作中，本人在實(shí)際工作中遇到情況，和自己的一些觀點(diǎn)，并對(duì)其應(yīng)用方式進(jìn)行了探討，并提出了實(shí)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。
