便携式里氏硬度计在压力容器检验中的应用探讨
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摘要：本文针对便携式里氏硬度计在特种设备检验中的应用，浅析便携式里氏硬度计在压力容器检验中的应用探讨。
关键词:便携式里氏硬度计 压力容器检验 应用探讨
1、便携式里氏硬度计介绍
便携式里氏硬度计是一种先进的手持式硬度测试仪器，它通过回跳法来测定金属硬度，由于测量获得的信号是电压值，电脑处理十分方便，测量后可立即读出硬度值，并能即时换算为布氏、洛氏、维氏等硬度值。因其具有体积小、重量轻、便于携带、测试精度高、测量范围宽（适用于所有常见金属）、测试方向任意、对测试表面损伤小等优点，被广泛应用于锅炉、压力容器制造监检和在用检验中。
2、硬度测定在压力容器检验中的应用原理
材料硬度值与其强度存在着一定的比例关系。对钢铁材料来说，其抗拉强度近似等于三倍布氏硬度值；材料化学成分中，大多数合金元素都会使材料的硬度升高，其中碳对材料硬度的影响最直接，材料中的碳含量越大，其硬度越高，因此硬度试验有时用来判断材料强度等级或鉴别材质；材料中不同金相组织具有不同硬度，一般来说，马氏体硬度高于珠光体，珠光体的硬度高于铁素体，铁素体的硬度高于奥氏体，故通过硬度值可大致了解材料的金相组织，以及材料在加工过程中的组织变化和热处理效果；加工残余应力与焊接残余应力的存在对材料的硬度也会产生影响，加工残余应力与焊接残余应力值越大，硬度越高。正因为影响材料硬度的因素较多，工程上硬度检测的应用也较多。
3、压力容器检验中硬度测定的应用
3.1主要受压元件材质不明
根据《压力容器定期检验规则》（TSG R7001-2004）第二十五条规定，压力容器主要受压元件材质的种类和牌号一般应当查明。材质不明者，对于无特殊要求的容器，按Q235钢进行强度校核。对于第三类压力容器、移动式压力容器以及有特殊要求的压力容器必须查明材质。但在具体检验过程中，由于压力容器使用单位的安全管理水平问题或其它原因，常出现压力容器无主体材质证明的情况。如果都按Q235钢的强度进行校核，有些情况下会出现强度校核不合格的情况，如果据此判废，将造成部分设备资源的浪费。此时，可通过对容器主要受压元件进行硬度测定，再通过硬度与强度的关系，近似求出材料的强度值，以此为依据，再通过其它检测方法，如化学成分分析等进一步佐证，判定容器主体材质，确定材料强度，进行强度校核，就可避免部分满足使用要求的压力容器因强度校核不合格而判废。
3.2主要受压元件材质劣化
根据《压力容器定期检验规则》（TSG R7001-2004）第二十五条，硬度测定是检查主要受压元件材质是否劣化的手段之一。通过主要受压元件的相同部位不同时期的硬度值变化、可疑部位和正常部位的硬度比较（须按同区域进行比较）、鼓包/凹坑等缺陷部位与正常部位硬度值变化情况判断等方式，可不通过金相检测而对主要受压元件材质是否发生材质劣化作出快速判断，从而提高检验效率，降低检验成本，并保证压力容器安全运行。
根据GB/T17394-1998《金属里氏硬度试验方法》、HG/T 20581-2011《钢制化工容器材料选用规定》、GB/T1172-1999 《黑色金属硬度及强度换算值》及国内相关文献资料，提出以下判断指标：
（1）相同部位不同时期硬度值相差10%以上时，可判断材质已劣化；
（2）可疑部位与正常部位硬度值相差在10%以上时（须按同区域进行比较），可判断材质已劣化；
（3）缺陷部位与正常部位硬度值相差10%以上时，可判断材质已劣化。
当通过硬度测定判断材质已劣化时，可采取金相检测等检测方法，进一步进行判定。
4、便携式里氏硬度计现场使用的注意要点
以便携式里氏硬度计现场测得的硬度值为依据对上述两种情况进行判定，则须保证现场硬度测定的准确性。为此，须在以下几方面加以注意：
4.1测试前，应在仪器自带试块上进行校验，示值误差和重复性应不大于±12HL；
4.2两测试点间距应大于3mm；
4.3测试结果一般应取5次或更多次测试的平均值。偏离正常范围的单个大误差数据可删除，数据分散不应超过平均值的±15HL；
4.4仪器至少每年检定一次，检定合格才能继续使用；
4.5被测表面必须露出金属光泽，并且平整、光滑，表面粗糙度Ra值应达到2μm；
4.6对于曲率半径R小于30mm的表面，须使用小支承环；
4.7测试点所在壁厚应大于5mm。同时，当测试点所在位置为大面积板材时，应在测试点的背面加固或支撑，否则即使厚度较大仍可能因测试部位变形导致测试值不准；
4.8须保证测试部位无磁性。
5、结语
综上所述，便携式里氏硬度计已在压力容器检验工作中得到广泛应用，这些年检验工作中，本人在实际工作中遇到情况，和自己的一些观点，并对其应用方式进行了探讨，并提出了实际应用中，如何根据硬度值判定设备是否满足使用要求的指标，如有片面之处，愿与业内同行共同提高。
参考文献：
[1]强天鹏 《压力容器检验》[M] 2010版 新华出版社
[2]《压力容器实用丛书》编写委员会 《压力容器检验及无损检测》[M] 化学工业出版社
[3]赵恒忠等 《关于在用压力容器硬度的测量》 《中国特种设备安全》[J]2009年第7期
[3]TSG R7001-2004《压力容器定期检验规则》[S]
[4]GB/T17394-1998《金属里氏硬度试验方法》[S]
[5] HG/T 20581-2011《钢制化工容器材料选用规定》[S]
[6] GB/T1172-1999 《黑色金属硬度及强度换算值》[S]
作者简介:
肖莹斌(1974—)，男，工程师，压力容器检验师，从事承压类特种设备检验和技术管理工作12年。