硬度檢測技術(shù)及其在電站鍋爐檢驗(yàn)中的應(yīng)用研究

趙加星，潘晴川，劉 濤

（中國特種設(shè)備檢測研究院，北京 100029）

所謂電站鍋爐，通俗來講就是電廠用來發(fā)電的鍋爐，其一般具有比較大的容量，現(xiàn)在主力機(jī)組大多均為600 MW，目前較先進(jìn)的是超超臨界鍋爐，容量可達(dá)1 000 MW。電站鍋爐主要有兩類：煤粉爐和循環(huán)流化床鍋爐，這兩類鍋爐是目前電站所用的主要類型，流化床爐和煤粉爐的最大區(qū)別是液體和煤塊粉狀。

1 電站鍋爐概述

1.1 結(jié)構(gòu)類型

倒U型：該類型的鍋爐與其他的鍋爐相比較而言，其最大的特點(diǎn)就是鍋爐的高度相對要低很多，這就使得操作人員對鍋爐受熱面進(jìn)行布置的時候顯得極為方便，但是它最大的缺點(diǎn)就是占地面積太大，主要是由于在對該類型鍋爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行組裝的過程中，它的風(fēng)機(jī)和除塵等設(shè)備均安裝在地面所致。

塔型：該類型的鍋爐類似于古塔，由于其筆直的結(jié)構(gòu)，所以是沒有轉(zhuǎn)彎煙道的，這樣就能夠在很大程度上減少灰塵的進(jìn)入，這在很大程度上可以起到保護(hù)鍋爐受熱面的作用。但是它也有致命的缺點(diǎn)，往往由于鍋爐過于太高，就會使得工人對其進(jìn)行維護(hù)、檢修的工作變得有些困難。

箱型：該類型的鍋爐設(shè)計最大的優(yōu)點(diǎn)就是內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密集緊湊，能夠?yàn)檎麄€鍋爐節(jié)約較大的空間，但是結(jié)構(gòu)密集緊湊也是其缺點(diǎn)，通常情況下，由于各個設(shè)備間的空間相對狹小，這樣就會使得對其進(jìn)行維護(hù)檢修時極為的不方便。

1.2 循環(huán)方式

自然循環(huán)：其主要通過鍋爐內(nèi)部的蒸發(fā)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)循環(huán)，且通常情況下，這些蒸發(fā)系統(tǒng)會有兩種管道，一類是下降管，另一類的上升管。

輔助循環(huán)：該循環(huán)方式的蒸發(fā)系統(tǒng)中，不僅有下降管、上升管，而且還有一個循環(huán)泵，用于連接下降管和上升管。

直流鍋爐：該循環(huán)系統(tǒng)中，是沒有設(shè)定特別的管道來進(jìn)行循環(huán)的，而是將其與內(nèi)部的各級受熱面形成良好的接觸，讓水在碰觸受熱面之后形成蒸汽，最終從鍋爐內(nèi)部輸出。

復(fù)合循環(huán)：在直流鍋爐汽水系統(tǒng)中增設(shè)循環(huán)泵，把直流鍋爐與輔助循環(huán)二者結(jié)合起來。

2 硬度檢測技術(shù)

2.1 概 念

通常情況下，硬度是指當(dāng)材料本身受到更強(qiáng)硬度物體的碰觸之后，是否能夠抵抗其嵌入內(nèi)部的能力。并且在對材料本身進(jìn)行硬度檢測的過程中，由于材料本身的特點(diǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用環(huán)境等多方面的不同，對其進(jìn)行硬度檢測的時候也會使用不同的檢測方法。一般涉及到布氏硬度、維氏硬度、洛氏硬度、顯微維氏硬度等幾種情況。

2.2 檢測特點(diǎn)

首先，對材料進(jìn)行硬度檢測，是能夠?qū)Σ牧系氖欠裾_應(yīng)用進(jìn)行有效監(jiān)督的，因?yàn)橛行┥碳矣捎诶娴尿?qū)使，往往會選用硬度不合格的材料對其產(chǎn)品進(jìn)行組裝。其次，硬度檢測最大的優(yōu)點(diǎn)在于，它還能夠反映出材料的化學(xué)成分、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)以及在制造工藝等諸多方面 的性能指標(biāo)，這就能夠幫助材料使用者選擇更為適宜的材料。

3 硬度檢測的作用

3.1 測驗(yàn)材料的抗拉強(qiáng)度

抗拉強(qiáng)度是指金屬由均勻塑性變形向局部集中塑性變形過渡的臨界值，也是金屬在靜拉伸條件下的最大承載能力。一般情況下，當(dāng)材料受到的最大拉應(yīng)力相對比較小的時候，材料的變形會呈現(xiàn)出均勻變化的趨勢，但是一旦這種拉應(yīng)力超出了材料能夠承受的最大力之后，材料就很快出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，也就是在材料的某一個集中區(qū)域發(fā)生變形，其他區(qū)域變形幅度相對較小。

3.2 判斷材料的強(qiáng)度等級

因?yàn)樵趯Σ牧蠎?yīng)用的過程中，不同強(qiáng)度的材料其用途均會較大的區(qū)別，在進(jìn)行相關(guān)的硬度檢測之后，就可以幫助用戶選擇適宜自己的金屬材料。

3.3 檢驗(yàn)熱處理效果

因?yàn)樵诓牧鲜褂玫倪^程當(dāng)中，無疑會受到鍋爐內(nèi)部熱量的影響，因此對材料的熱處理進(jìn)行檢驗(yàn)可以在很大程度上預(yù)防事故的發(fā)生。

3.4 了解材料的金相組織

金相即金相學(xué)，就是研究金屬或合金內(nèi)部結(jié)構(gòu)的科學(xué)。在對金屬的金相進(jìn)行分析研究的過程當(dāng)中，不僅會研究材料本身的內(nèi)在變化，同時還會關(guān)注當(dāng)材料在不同的氣候條件、加工變形等外部因素的變化規(guī)律，這樣就能夠幫助材料在最為適宜的應(yīng)用領(lǐng)域獲得充分利用。

4 硬度檢測在電站鍋爐檢驗(yàn)中的應(yīng)用

4.1 在安裝監(jiān)督檢驗(yàn)過程中的應(yīng)用

在鍋爐起停過程中，由于在鍋爐內(nèi)部會產(chǎn)生大量的熱量，但是在汽包上下壁往往是有著不同 的溫度，這樣就會形成一定的溫度差，最終導(dǎo)致熱應(yīng)力的產(chǎn)生，尤其是高參數(shù)鍋爐汽包壁很厚，汽包往往成為限制起動速度的主要部件，必須對汽包內(nèi)外壁及上下壁溫差進(jìn)行測量并加強(qiáng)監(jiān)督，故對鍋爐進(jìn)行適宜的硬度檢測就可以隨時監(jiān)督汽包的狀態(tài)。

4.2 在鍋爐定期檢驗(yàn)過程中的應(yīng)用

能幫助檢修人員對水冷壁的正常運(yùn)行做出判斷，因?yàn)樗浔谠阱仩t內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)職能是將其運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的大量高溫氣焰、煙氣通過自身結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為蒸汽和熱水，從而最終對鍋爐內(nèi)部的溫度進(jìn)行有效的控制。

5 結(jié) 語

當(dāng)前我國電站鍋爐雖然發(fā)展的特別好，但是仍然要加強(qiáng)硬度檢驗(yàn)等基礎(chǔ)性的維護(hù)檢修工程，并且要善于將其相應(yīng)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合。