符有辉(海南省三亚质量技术监督技术所,海南三亚572000)
硬度测试在蒸压斧检验中的应用
符有辉(海南省三亚质量技术监督技术所,海南三亚572000)
因为操作过程温度、压力有着近乎苛刻的要求,所以实际在役蒸压斧运行过程中,会产生渗氮、渗碳、脱碳、硫化以及石墨化的现象,硬度也会随之改变,存在一定的安全隐患,本文主要对硬度测试的分析,并阐述了硬度与强度的关系,给评定检验工作的安全等级提供必要的参考。
蒸压斧;硬度测试;应用
蒸压釜用途十分广泛,又称蒸养釜,是一种重量较重、体积庞大的大型压力容器[1]。在混凝土管桩、加气混凝土砌块、煤灰砖、灰砂砖、保温石棉板、微孔硅酸钙板、高强度石膏等建筑材料的蒸压养护中有着大量的应用。斧内的压力及温度变化由于养护的产品不同也不尽相同。主要受压元件会由于使用时间长而导致材质劣化,使得蒸压斧的使用寿命和性能受到严重影响,不确定是否能够保证生产安全,为了使得蒸压斧的安全运行得到保障,保证人民群众的生命和财产的安全,除定期利用常规的检验手段之外,还应采用硬度测试检测方式,与其它检验结果进行相互验证,为受检蒸压斧的安全等级状况的最终评定提供依据,具有十分重要的意义。
蒸压斧的材料一般为16MnR、Q235-B。在钢铁材料中的碳元素对其硬度的影响最明显,碳含量越高,材料的硬度就越高。两种材料的化学成分见表一[2]:
材料化学成分(表一)
硬度作为力学性能的重要指标,可以反映材料本身弹塑性能及变形的特性,硬度试验和其他力学性能测试方式相比的优势有很多,主要体现在以下方面:试验样品在试验后基本不会被破坏;试验在不同标准的样品上都可完成;具有操作简单、试验速度快、成本较低及设备方便等优势,根据硬度和强度的关系,强度极限值可以通过测得的硬度值很容易的估算出来,因此在实际生活中,硬度试验的应用较为普遍。
金属材料硬度和强度值、各硬度值间相互的关系类似,由于继续塑性变形抗力、起始的塑性变形抗力决定了硬度值,所以材料的塑性变形阻力、强度和硬度值之间成正比关系。由于各材料之间换算的关系不同,一般碳素钢可按照强度和硬度,得出材料近似的强度数值,可按照下列公式得出[3]:
σb=0.345HB(Mpa)
注:各国目前大多采用布氏硬度为单位:kg/mm2,一般只有数值,比如HB200,需将它乘以9.81,才能转换成MPa.
在实际使用当中,是否需硬度测试,可根据蒸压斧实际使用情况来进行确定,实际测试办法如下:
2.1 测试点的选定及操作要求
.测定点需根据蒸压斧的具体情况来选择,通常定在特殊点(像进汽、排污等点)和正常部位。
.测定点边上的积聚物、阻挡物、油污等需及时去掉,还需用纱布进行打磨,以确保其表面光滑,达到2μm的粗糙度标准,使得出来的测量值结果更准确。
.同一区域内测量,需要对此区域中三点以上进行测量,算出他们的算数平均数,并且测定点距离需要大于3毫米,评定结果才会产生。
.仪器设备在测量前需要用标准的试块来校准,并且在-10℃至45℃的环境中才能更准确。
.当操作人员、冲击装置都很稳定的状态下,才能按动冲击装置释放按钮。
2.2 硬度测试的应用
在有了硬度平均数值之后,抗拉强度(σb)及它的正常值(Q235-B为σb=375~460;16MnR为σb=510~630)就可以进行对比,具体数值可以根据公式得出。
·如需继续使用,需要满足实际抗拉强度和正常值比较5%
·为了蒸压斧的安全性得以保证,某处是否变软、是否发生组织变形,可以由实际抗拉强度和正常值比较大于5%来确定,如果裂纹是因为焊缝附近应力较大而产生,就需要做出进一步的检查,使得蒸压斧使用的安全性得到保证。
·当所测硬度HB<250时可判断在用蒸压斧没有产生应力腐蚀。
·我们还可以利用测得的硬度值估计蒸压斧的组织是否发生变化,因为不同的金相组织,其硬度是不同的,如铁素体(F)HB=80~120;,珠光体(P)HB=160~250;渗碳体(Fe3C)HRC70~75;奥氏体(A)HB=160~200。所以当材料组织发生变化,必然会在硬度值上得到反映。
如上所述,对于长期运行的蒸压斧(可引伸至压力容器),在对它们进行常规检查时,作为检验员在制定方案时,应将硬度测定予以考虑,,它对于检测结果的安全等级评定能起到很重要的作用,为此,本人认为应加强这方面应用和推广。
[1]叶承勇.浅谈蒸压釜定期检验的检验要点[J].海峡科学,2013,10:17-19.
[2]潘明.蒸压釜的安全与检验[J].锅炉压力容器安全,1986,02:43-44.
[3]汤荣跃,谭婧.硬度检测在压力容器定期检验中的应用[J].化工装备技术,2014,02:77-78.