鍋爐檢驗(yàn)中硬度檢測(cè)的應(yīng)用

0測(cè)量方法的選擇隨著鍋爐試驗(yàn)的發(fā)展，試驗(yàn)方法和方法不斷改進(jìn)。可通過宏觀、測(cè)厚、硬度、光譜、金相、無損探傷、割管檢查等多種方法,提高缺陷的檢出率,但每種檢測(cè)方法都不是孤立的,而是相輔相成、互為補(bǔ)充的。1檢測(cè)結(jié)果的要求硬度檢測(cè)是在電站鍋爐檢驗(yàn)中常采用的一種簡(jiǎn)單、方便、成本低而有效的手段。現(xiàn)場(chǎng)硬度測(cè)定常采用手提式布氏硬度計(jì)或便攜式里氏硬度計(jì)對(duì)焊縫、熱影響區(qū)及母材等有關(guān)部位進(jìn)行硬度測(cè)定。其中便攜式里氏硬度計(jì)具有體積小、重量輕、便于攜帶、檢測(cè)范圍廣、任何位置均可使用、操作方便、檢測(cè)速度快、可換算成各種硬度值等諸多優(yōu)點(diǎn)。但要獲得真實(shí)、有效的檢測(cè)結(jié)果,其應(yīng)用必須滿足一定要求,具體要求如下:(1)被檢測(cè)表面必須露出金屬光澤,并且平整、光滑,清潔無油污;(2)對(duì)于曲面工件的測(cè)試,當(dāng)曲率半徑R小于30的測(cè)試件應(yīng)使用支撐環(huán);(3)被檢測(cè)件的厚度應(yīng)大于5mm;(4)被檢測(cè)件不應(yīng)帶磁;(5)測(cè)試前應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)試塊對(duì)儀器進(jìn)行校驗(yàn);(6)測(cè)試時(shí)應(yīng)將沖擊裝置支撐環(huán)壓緊在被測(cè)表面,在按動(dòng)沖擊裝置釋放鈕的瞬間,保持工件、沖擊裝置、操作人員身體處于穩(wěn)定狀態(tài);(7)測(cè)試點(diǎn)的選位:兩測(cè)試點(diǎn)間距應(yīng)大于3mm;(8)數(shù)據(jù)處理:測(cè)試結(jié)果應(yīng)取3~5次或更多測(cè)試平均值,偏離正常范圍的單個(gè)大誤差數(shù)據(jù)可刪除。2材料及熱處理效果2.1近似求出材料的抗拉強(qiáng)度;2.2有時(shí)用來初步判斷材料強(qiáng)度等級(jí)或鑒別材質(zhì);2.3大致了解材料的金相組織;2.4了解材料在加工過程中組織變化;2.5檢驗(yàn)熱處理效果;2.6了解加工殘余應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力。3在電壓表的檢驗(yàn)中，硬度測(cè)試的應(yīng)用3.1對(duì)鋼結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行熱處理的必要性(1)鍋筒在安裝時(shí)對(duì)汽包封頭和筒體做原始的硬度測(cè)試,為汽包長(zhǎng)時(shí)間服役后材質(zhì)的變化提供參照。(2)直管、彎管、導(dǎo)汽管等安裝前硬度抽查。通過硬度檢測(cè)結(jié)果,可初步判定管子熱處理狀態(tài)是否符合要求;根據(jù)硬度和材料強(qiáng)度的關(guān)系,近似求出材料的強(qiáng)度值。對(duì)于安裝缺乏質(zhì)量證明書時(shí),可通過硬度檢測(cè)初步鑒別材質(zhì)。當(dāng)然,要進(jìn)一步判定材質(zhì),還需進(jìn)行光譜分析或化學(xué)成分分析。(3)連接鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度螺栓連接副(由1個(gè)螺栓、l個(gè)螺母、1個(gè)墊圈組成)安裝前的硬度試驗(yàn)。根據(jù)不同合金鋼材料,通過硬度檢測(cè),可判定高強(qiáng)度螺栓連接副的熱處理效果:同時(shí),可檢查螺母材料與螺栓是否匹配。一般要求螺母材料比螺栓材料低一級(jí),硬度值低HB20~HB50。(4)通過檢測(cè)母材、焊縫和熱影響區(qū)的硬度,判斷安裝單位焊接工藝的執(zhí)行情況和焊接接頭的質(zhì)量。可通過母材與焊縫的硬度值比較,初步判定所選用焊材化學(xué)成分與力學(xué)性能與母材是否相匹配。(5)鍋爐受壓部件進(jìn)行熱處理后,通過對(duì)母材、焊縫和熱影響區(qū)的硬度測(cè)定,檢查熱處理效果,判斷焊接接頭的應(yīng)力消除情況。電站鍋爐集箱常采用12Cr1MoVG、SA-335P11、SA-335P12等合金鋼材料,它們的焊接性能好,但由于有空淬傾向,易產(chǎn)生冷裂紋;特別是SA-335P11材料焊后焊縫和熱影響區(qū)均為淬火馬氏體組織,具有很強(qiáng)的冷裂傾向,容易產(chǎn)生氫致延遲裂縫;另外,這種鋼焊接所需的線能量大,也易產(chǎn)生熱裂紋。(6)合金鋼材料焊接過程中存在返修時(shí),可對(duì)返修部位進(jìn)行硬度測(cè)定,檢查返修補(bǔ)焊工藝的可行性及焊接質(zhì)量。3.2對(duì)低循環(huán)疲勞損傷的鍋爐進(jìn)行硬度測(cè)試定期檢驗(yàn)中硬度檢測(cè)的應(yīng)用主要是對(duì)長(zhǎng)期高溫高壓的各部件材質(zhì)及焊縫組織性能變化的初步分析和判斷。(1)汽包檢驗(yàn):對(duì)運(yùn)行10萬小時(shí)的鍋爐,應(yīng)對(duì)汽包封頭及筒體做硬度測(cè)試,對(duì)調(diào)峰機(jī)組的鍋爐應(yīng)加強(qiáng)硬度測(cè)試。汽包是水汽蒸發(fā)系統(tǒng)的樞紐,自然循環(huán)和多次強(qiáng)制循環(huán)鍋爐都要求裝置汽包。來自省煤器出口低于飽和溫度的給水進(jìn)入汽包,汽包內(nèi)汽空間的汽包壁溫與汽包工作壓力下的飽和溫度相適應(yīng),而水空間的汽包壁溫則并不是所有壁溫都與汽包工作壓力下的飽和溫度相適應(yīng),離給水越遠(yuǎn)的汽包壁溫越接近飽和溫度;反之,偏離飽和溫度越大。由于這種不均勻的汽包壁溫度場(chǎng),導(dǎo)致汽包壁易產(chǎn)生熱應(yīng)力;尤其對(duì)于啟停頻繁、承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)的鍋爐,因啟停頻繁和變動(dòng)負(fù)荷過程中會(huì)產(chǎn)生更大的綜合交變應(yīng)力,易形成低周期疲勞損壞。對(duì)運(yùn)行10萬小時(shí)的鍋爐,對(duì)汽包封頭及筒體做硬度測(cè)試,可初步判定汽包因低循環(huán)疲勞損傷而引起的材質(zhì)變化情況,有疑問時(shí)應(yīng)做金相作進(jìn)一步的判斷。(2)水冷壁檢驗(yàn):重點(diǎn)對(duì)燃燒器周圍的水冷壁管,冷灰斗區(qū)域水冷壁管的斜坡及灰坑彎管外弧處和防渣管,循環(huán)流化床鍋爐高溫旋風(fēng)分離器進(jìn)口處冷壁管等宏觀檢查有疑問的(存在鼓包、變形、脹粗)的管段進(jìn)行硬度檢測(cè)。對(duì)熱負(fù)荷較高部位進(jìn)行硬度檢測(cè),可直觀判斷材質(zhì)是否存在過熱、過燒等情況,必要時(shí)可進(jìn)一步進(jìn)行金相檢驗(yàn)判定。(3)過熱器、再熱器檢查:一般對(duì)高溫再熱器的迎流面管子、下彎頭和出口端管子進(jìn)行硬度檢測(cè)。過熱器、再熱器布置在煙溫較高的區(qū)域內(nèi),因管內(nèi)流動(dòng)的工質(zhì)溫度較高,故管壁溫度也相應(yīng)較高。(4)過熱器、再熱器聯(lián)箱和爐頂集汽聯(lián)箱:長(zhǎng)期高溫運(yùn)行的出口聯(lián)箱同樣存在球化、石墨化等材質(zhì)劣化現(xiàn)象;對(duì)于已運(yùn)行10萬小時(shí)的高溫出口聯(lián)箱,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行硬度檢測(cè),調(diào)峰機(jī)組的高溫出口聯(lián)箱應(yīng)縮短檢驗(yàn)周期。(5)主蒸汽管道和高溫再熱器管道:對(duì)常用的Cr-Mo低合金鋼管道,在工作溫度大于450℃、運(yùn)行已達(dá)10萬小時(shí)的,其主蒸汽和高溫再熱器管道的彎頭外弧面增加硬度檢測(cè),以便及早發(fā)現(xiàn)有可能產(chǎn)生的珠光體球化和其它組織的變化。(6)電站鍋爐常用的高強(qiáng)度熱強(qiáng)鋼如SA-213T22、SA-213T91、SA-335P91等使用后,可通過硬度檢測(cè),了解焊接接頭是否有淬硬組織。(7)在定期檢驗(yàn)中,當(dāng)鍋爐服役時(shí)間較長(zhǎng),資料遺失,或經(jīng)過更換而無材料質(zhì)量證明,且現(xiàn)場(chǎng)不具備進(jìn)行光譜和化學(xué)成分分析條件,存在材料不清或有疑問時(shí),可通過測(cè)定硬度,近似求出材料強(qiáng)度值,初步鑒定材質(zhì)類別。(8)高溫、高強(qiáng)度螺栓、螺母,當(dāng)材質(zhì)不清或熱處理狀態(tài)不明時(shí),可通過硬度測(cè)定加以判別。4布清晰度的測(cè)定一般情況下,是對(duì)母材和焊接接頭進(jìn)行硬度檢測(cè)。對(duì)于母材,不同的材料對(duì)硬度值都作了相應(yīng)的規(guī)定。同種鋼(非奧氏體)焊接熱處理后的硬度,一般不超過母材布氏硬度加100HBW,且不超過下列規(guī)定:合金鋼含量<3%,布氏硬度值270HBW;合金鋼含量3%~10%,布氏硬度值成300HBW;合金鋼含量>10%,布氏硬度值300HBW;對(duì)于非奧氏體的異種鋼焊縫,其熱處理后的硬度(以合金含量低側(cè)母材的成分計(jì)算合金