承压类特种设备检验中的硬度检测分析

承压类特种设备检验中的硬度检测分析

赵磊

临沂市特种设备检验研究院  山东临沂 276000

摘要：所谓承压特种设备，就是指在运行时需要承受较大压力的设备，包括锅炉装置、承压型管道等，这类设备都需要运用硬度检测方式开展严格质检。本文通过分析承压特种设备的常用硬度检测技术，进一步分析了该类设备硬度检测时的误区。

关键词：硬度检测；检测探头；承压特种设备

1.特种设备检验检测重要意义

特种设备在物料运送、生产控制等方面的社会生产生活中扮演着不可或缺的角色，促进社会的正常运转。国家相关部门近年在特种设备检验检测工作中制定了相关措施来促进检测检验工作的履行，建立健全的监管体系，制定效益评价体系来确保监管的合理性和科学性。一系列政策方针对特种设备的监管提供了基本的制度指导，使特种设备的监督管理工作趋于专业化，提高了检测的普遍性和完成度，还提高了特种设备的运行效率，全面降低了特种设备的安全隐患发生概率。由于特种设备具有极高的风险性，因此一定要做好必要的检验检测工作才能将其投入生产运营中。企业只有做好了特种设备的监管，才能保障人民群众的安全，才能逐步提高企业的经济效益。因此，必须加大对特种设备的检验检测力度，提高特种设备的安全管理能力，此举首先可以保护人民群众的生命财产安全，其次可以维护社会的治安，最后能促进国家经济的平稳发展。

2.硬度检测分析

在承压类特种设备中，硬度指的就是设备抵抗弹性、塑性变形和抵抗开裂等对其造成的影响因素的能力，它能够有效地反映出一种承压类特种设备的材质的软硬程度。在检查承压类特种设备时，硬度测试是一种比较普遍的测试方法，因为它比较容易进行，而且对施工现场的环境条件也没有很高的要求。

2.1布氏硬度测试法

布氏硬度是一种比较常用的测试方法，在测试过程中，将硬质合金球体压入到被测材料的表面，然后将球体从被测材料中取出来，然后根据球体的重量和表面的压痕面积来计算材料的硬度，从而确定材料的硬度。在压力承载型特殊装备的硬度测试中，需将 D口径的钢球进行硬化，使其压入到金属表面，使负荷 P与钢球的表面积之比，就是布氏硬度 HB。在测定布氏硬度时，应保证压头的硬度比被测样品的硬度高1.7倍，因此，测定的硬度有一个上限，用淬火钢球测定时，可以用 HBS表示，用硬质合金球测定时，用 HBW表示压头测定的硬度。这两个测试媒体所面临的测试物质是不同的。HBS可用作退火、铸铁和硬度低于450 HBS的材料的测量，当选用 HBW进行测量时，测量材料的硬度值优选为450~650 HBW。

2.2洛氏硬度测试法

洛氏硬度测定的理论和布氏硬度测定的理论是一致的，洛氏硬度测定是用钻石制成的锥形压力对被测物体施加压力，在测定的过程中，还会根据压力的大小来判定硬度，压力越大，硬度就越小。在硬度测试中，利用洛氏法可以对从极软至极硬的金属和合金进行硬度测试，测试时得到的硬度指标可以直接从指标上读出，但因洛氏法产生的压力痕迹比较细小，因此，当测试仪器表面硬度分布不均匀时，会影响洛氏法的测试结果的准确性。和布氏硬度方法不同，洛氏硬度没有一个衡量标准，不过因为洛氏硬度大约相当于1/10 XHB，因此洛氏硬度也可以用来测试仪器的硬度。

3.承压类特种设备硬度检测分析

3.1承压类特种设备硬度检测的使用场景分析

①分析材料类别与强度情况

当遇到材质未知的承压型特种设备时，必须对其承载部件的材质做出判断，当遇到有特定需求的时候，必须对其材质进行分析。因此，在进行现场检查的时候，如果出现了设备的出厂数据丢失，不能对设备材料进行确定的情况，就需要利用硬度检验来对设备材料进行辅助分析。

②焊接、热处理质量检测

在承载式特殊装备制造中，焊接和热处理是最重要的一步，其工艺的优劣直接关系到装备的安全。焊接是一个冶金过程，在焊接过程中，材料的力学性质与状态将会发生变化，通过对其进行硬度测试，可以在一定程度上分析出焊接接头位置处的力学情况，并在判断中确定焊接与热处理效果。由于焊接规范中要求对同一类型钢材的焊接接头，在热加工完成后，其焊缝硬度应达到木材布氏硬度+100 HBW。

③材料损伤、劣化中的硬度测试

在一定的工作条件下，材料会发生渗碳、渗氮、脱碳、珠光体球化、石墨化等损伤与劣化，利用在役装置的硬度测试，能够比较容易地判断出材料的损伤与劣化程度。在锅炉常规检查过程中，珠光体的球化度是检查的关键环节，但因其显微观察速度缓慢、显微观察结果过于依赖检测人员的经验等原因，使得其质量评定成了一大难题。

④材料应力腐蚀分析

由于受到拉伸应力的影响，在腐蚀性介质中极易产生腐蚀损伤。由于应力腐蚀的危害很大，且其发生时往往无预兆，因此，在检测承载式特殊装备时，必须找到一种切合实际的方法，对其可能产生的应力腐蚀现象进行分析。有研究显示，在潮湿的H2S侵蚀条件下，对碳钢和低合金钢经热处理后，其焊接接头和热影响区的硬度指标应控制在〈200 HB。结果表明，在液态氨气的侵蚀下，两种合金焊接接头和热影响区的硬度均低于185 HB。在不同的应力腐蚀环境下，材料的硬度有很大的差别，因此，当对硬度大于这部分参数的时候，就要对可能发生的应力腐蚀问题进行重视，如果有必要，还可以利用其他的检测方法，来进一步提升检测效果。

3.2硬度检测在锅炉设备中的应用

锅炉受热面管与管板、锅筒之间的连接形式可以分为焊接和胀接两种类型。经过高质量焊接处理，可以有效地提升焊接接头的强度和质量。然而，由于在焊接完成之后，可能会产生应力集中的现象，因此很容易对疲劳抵抗能力产生影响。另外，由于管头在焊接后的替换会变得困难，因此通常在高温高压的大型锅炉上都会使用这种方法。与焊接相比，胀接也可以得到更好的强度和严密性，胀接是一种接触式连接，它的刚性比较强，并且可以更容易地更换罐子，因此，许多工业锅炉都会选择采用胀接的方法来进行施工。

胀接方法是利用管道的内壁在径向力的作用下向外膨胀，膨胀后的管道与孔壁胀紧，膨胀的力量来自管道和孔壁之间的塑性和弹性变形，因此，在膨胀之前，还需要测量管道和其他部位的硬度，当材料的硬度达到一定的要求时，就可以使用胀接方法进行施工。

3.3硬度检测在压力容器中的应用

在使用过程中，压力容器很可能会受到外部因素的干扰，从而对其功能造成影响，其中最明显的就是外部的温度变化。因此，要确保压力容器可以充分地起到它的作用，用户就必须对受压元件进行检测和分析，从而确保压力容器的硬度可以达到使用要求。由于压力容器工作在严酷的环境中，加上强腐蚀性，在特定的工作环境中，可能会产生硫化和渗碳等现象，从而对其硬度指标产生影响。

结论

承压类特种设备由于工作环境恶劣、危险系数大，所以需要借助成本低廉、使用便捷且效果良好的硬度检测来分析设备的运行情况，以此来提高设备运行稳定性。相信随着更多人意识到承压类特种设备硬度检测的价值，硬度检测一定会变得更加完善。

参考文献

[1]李孝梁,刘升启,韩海江,宋志鹏.余热锅炉受热面管过热胀粗问题分析研究[J].特种设备安全技术,2022,(03):3-4.

[2]李明娥.硬度检测值在压力容器中的应用[J].甘肃冶金,2020,42(06):68-69+72.

[3]吴洁慧.硬度测定在压力容器检验中的应用[J].价值工程,2014,33(11):310-311.