硬度測(cè)定在壓力容器檢驗(yàn)工作中的問(wèn)題分析

陳章權(quán)

摘 要：硬度測(cè)定是評(píng)價(jià)材料硬度的主要手段，利用硬度測(cè)定可以及時(shí)校核一些壓力容器的硬度，避免容器運(yùn)行中的安全隱患。通過(guò)對(duì)硬度測(cè)定的范圍和特點(diǎn)進(jìn)行分析，探討其在壓力容器檢驗(yàn)工作中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：硬度測(cè)定；壓力容器；壓力元件；金相檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）11-0040-01

在對(duì)壓力容器的檢驗(yàn)中，硬度測(cè)定是其中一項(xiàng)重要的指標(biāo)。硬度是指固體材料單位體積內(nèi)的抗彈力和抗破斷能力，是材料的一項(xiàng)表征物理性能。

1 硬度測(cè)定的范圍和特點(diǎn)

一般硬度測(cè)定的方式為壓入法，就是將測(cè)定的壓頭壓入被測(cè)材料的表層，然后根據(jù)產(chǎn)生的壓痕面積和深度，對(duì)材料的硬度值進(jìn)行判定。根據(jù)壓頭和壓力的不同，可以將硬度分成布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。不同的硬度采用的壓頭和壓力都不盡相同，并各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中，布氏硬度測(cè)定操作簡(jiǎn)單，但對(duì)材料表面造成的損傷較大；洛氏硬度測(cè)定操作簡(jiǎn)單，對(duì)材料的損壞也較小，但測(cè)定的精確度不高；維氏硬度測(cè)定測(cè)量精度高，對(duì)材料的損壞程度也相對(duì)較小，但操作起來(lái)復(fù)雜，效率低下。

硬度測(cè)定的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①硬度測(cè)定儀器操作簡(jiǎn)單，且便于維修、養(yǎng)護(hù)；②在利用硬度測(cè)定技術(shù)對(duì)材料的硬度進(jìn)行評(píng)定時(shí)，不會(huì)對(duì)被測(cè)材料造成損傷；③硬度測(cè)定對(duì)被測(cè)部件的大小沒(méi)有具體的要求；④硬度測(cè)定對(duì)被測(cè)材料的性質(zhì)沒(méi)有具體的要求，無(wú)論是塑性材料，還是脆性材料，都能利用硬度測(cè)定對(duì)其進(jìn)行測(cè)定；⑤材料的硬度測(cè)定與材料的其他性能有一定的關(guān)系，例如抗拉性能、抗破斷性能等；⑥硬度測(cè)定的時(shí)間較短，且可以利用相關(guān)程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)。

2 硬度測(cè)定應(yīng)用中的問(wèn)題分析

2.1 熱處理后的硬度測(cè)定分析

根據(jù)相關(guān)文件的規(guī)定，可以將熱處理工藝分成兩種類型，即消除參與應(yīng)力的焊后熱處理工藝和冷成型后優(yōu)化機(jī)械性能的熱處理工藝。由于這兩種熱處理工藝的特點(diǎn)不同，因此，對(duì)這兩種工藝處理后的壓力容器，其硬度測(cè)定也要采用不同的測(cè)定方式。

壓力容器在使用過(guò)程中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，這種現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因就是在焊接時(shí)，殘余的應(yīng)力沒(méi)有被及時(shí)消除，這種殘余的應(yīng)力會(huì)在壓力容器的壓力作用下對(duì)容器產(chǎn)生腐蝕作用。熱處理工藝可以將殘余應(yīng)力及時(shí)地消除，從而對(duì)壓力容器起到很好的保護(hù)作用。

對(duì)壓力容器進(jìn)行定期的硬度測(cè)定是保護(hù)壓力容器的一種簡(jiǎn)單、易行的手段。為了保證容器材料的抗應(yīng)力腐蝕能力，容器往往都需要設(shè)定最高硬度值，這就需要用硬度測(cè)定來(lái)測(cè)定其硬度值。在對(duì)壓力容器進(jìn)行定期的硬度測(cè)定中，需要重點(diǎn)對(duì)容器內(nèi)表面的熱影響區(qū)和焊縫區(qū)進(jìn)行硬度測(cè)定，以了解焊縫熱處理后應(yīng)力消除的效果，進(jìn)而對(duì)應(yīng)力腐蝕的大小進(jìn)行判定。

根據(jù)有關(guān)規(guī)定，一些盛有高危險(xiǎn)物品的壓力容器在進(jìn)行熱處理前要進(jìn)行硬度測(cè)定。由于這些壓力容器在制造過(guò)程中需要進(jìn)行冷加工，加工后的容器會(huì)出現(xiàn)冷作硬化現(xiàn)象，導(dǎo)致材料的硬度升高、二塑性降低，對(duì)材料的安全性能造成了不良的影響，因此這些容器在熱處理前需要進(jìn)行硬度測(cè)定，以判斷容器的熱處理效果。

2.2 判斷壓力容器中的原件材質(zhì)是否劣化

要判斷壓力容器中的壓力元件是否劣化，就需要采用化學(xué)分析、金相檢驗(yàn)、光譜分析、硬度測(cè)定等方法，其中，硬度測(cè)定對(duì)壓力元件的性能評(píng)價(jià)具有重要的意義。由于壓力容器在使用過(guò)程中操作環(huán)境和壓力等方面的差異，因此要根據(jù)具體的情況來(lái)判斷硬度測(cè)定是否需要進(jìn)行。一些容易發(fā)生氫腐蝕或處于高溫環(huán)境下的壓力容器則需要采用硬度測(cè)定對(duì)容器的內(nèi)壁進(jìn)行測(cè)定，如果發(fā)現(xiàn)異常，則再進(jìn)行金相檢驗(yàn)，進(jìn)而對(duì)容器材料是否劣化進(jìn)行判斷。

硬度測(cè)定也是超高溫水晶釜定期檢測(cè)中的重要檢測(cè)項(xiàng)目。由于水晶釜材質(zhì)硬度大，強(qiáng)度高，使用過(guò)程中溫度可達(dá)400 ℃，壓力可以達(dá)到151 MPa，而且其使用周期為40 d，容易在使用過(guò)程中發(fā)生金相組織變化，因此首先需要對(duì)其進(jìn)行硬度測(cè)定，發(fā)現(xiàn)異常后，再通過(guò)金相檢驗(yàn)來(lái)判定組織是否發(fā)生變化。

2.3 主體材質(zhì)不明時(shí)的硬度測(cè)定問(wèn)題

目前，我國(guó)一些小型企業(yè)在使用壓力容器時(shí)，對(duì)壓力容器的定期檢驗(yàn)數(shù)據(jù)管理不當(dāng)，常常發(fā)生原始資料遺失等情況，給確定壓力元件材質(zhì)的工作增加了難度。我國(guó)在相關(guān)的壓力容器定期檢驗(yàn)文件中規(guī)定，對(duì)一些壓力元件材質(zhì)不清的，需要按照Q235鋼對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核。但利用這種校核方式確定的輕度往往都是去標(biāo)準(zhǔn)值的最低值，這樣會(huì)造成設(shè)備資源的浪費(fèi)，變相增加設(shè)備的成本。利用硬度測(cè)定的方式，配合化學(xué)分析法等確定壓力材料的強(qiáng)度，然后進(jìn)行校核，這樣既能夠有效保證材料的安全性能，又能充分利用設(shè)備等資源。

3 結(jié)束語(yǔ)

硬度測(cè)定在壓力容器的檢測(cè)中發(fā)揮著重要的作用。由于硬度測(cè)定具有操作相對(duì)簡(jiǎn)單、成本低和測(cè)定時(shí)間較短等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于容器的測(cè)定中。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：王霞〕