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瀏覽·│▩│↟:- 釋出日期·│▩│↟:2021-09-09 16:26:40【

摘 要:以電廠薄壁小徑管為研究物件,採用便攜磁力式布氏硬度計對其進行硬度測試,然後分別使用簡易目鏡▩·、壓痕自動測量系統和數顯布洛維硬度計所配備的目鏡測量壓痕直徑,並將3種測量方法的硬度試驗結果與數顯布洛維硬度計的試驗結果進行了對比,以研究便攜磁力式布氏硬度計在薄壁小徑管硬度檢驗中的實用性.結果表明:便攜磁力式布氏硬度計試驗後採用不同方法進行壓痕直徑測量時,壓痕自動測量系統受試驗管材打磨面不平整度的影響,其試驗結果往往高於數

顯布洛維硬度計的,而簡易目鏡和布洛維目鏡測量的試驗結果與數顯布洛維硬度計的相比誤差很小;高合金薄壁小徑管進行硬度試驗時,在不影響管材使用效能的情況下需儘可能將試驗面打磨平整光滑,以減小試驗誤差.

關鍵詞:薄壁小徑管;硬度試驗;布氏硬度;便攜磁力式布氏硬度計;壓痕直徑測量

中圖分類號:TG115.5+1   文獻標誌碼:A   文章編號:1001G4012(2017)08G0557G05

PracticabilityofPortableMagneticBrinellHardnessTesterinHardnessTestofThinGWalledSmallGDiameterTubes

ZHAOYuan,LONGHuaming,YUEGengxin

(TianjinChengxindaMetalGTestingTechnologyCo.,Ltd.,Tianjin300384,China)

Abstract:WiththethinGwalledsmallGdiametertubesinpowerplantsastheresearchobject,firstlythehardnesstest

wascarriedoutwithportablemagneticBrinellhardnesstester,andthentheindentationdiametersweremeasuredbysimple

eyepiece,indentationautomaticmeasurementsystemandtheeyepieceequippedonthedigitaluniversalhardnesstester

respectively.Andthehardnesstestresultsofthesethreekindsofmeasurementmethodswerecomparedwiththetestresults

ofdigitaluniversalhardnesstestertostudythepracticabilityofportablemagneticBrinellhardnesstesterinhardnesstestof

thinGwalledsmallGdiametertubes.TheresultsshowthatafterhardnesstestwithportableBrinellhardnesstester,ifthe

indentationdiametersweremeasuredbyindentationautomaticmeasuringsystem,thetestresultswereoftenhigherthan

thosetestedwithdigitaluniversalhardnesstesterfortheeffectofunevennessofthetesttubepolishedsurface.Ifthe

indentationdiametersweremeasuredbysimpleeyepieceortheeyepieceequippedonthedigitaluniversalhardnesstester,

thetesterrorcomparedtothetestresultsofdigitaluniversalhardnesstesterwasrathersmall.Whentestingthehardnessof

highalloysmallGdiametertubes,theinspectionsurfaceshouldbepolishedasflatandsmoothaspossibleinthepremiseof

nonGaffectingtheserviceperformanceofthetubes,soastoreducethetesterror.

Keywords:thinGwalledsmallGdiametertube;hardnesstest;Brinellhardness;portable magneticBrinell

hardnesstester;indentationdiametermeasurement

數顯布洛維硬度計具有效能穩定▩·、測試資料精 確的優點,但由於電力工程安裝現場條件限制,導致其無法在現場廣泛應用.目前對安裝現場硬度檢驗的通用手段是採用行動式里氏硬度計進行測試,再參照 GB/T17394.4-2014將測得的里氏硬度轉換為布氏硬度[1G5].DL/T869-2012«火力發電廠焊接技術規程»中明確規定:若採用里氏硬度計測試硬度,焊 接 接 頭 的 材 料▩·、制 樣 和 檢 測 需 符 合 GB/T17394的規定.同時 GB/T17394還規定:D型衝擊

裝置對試樣的最小厚度(為耦合)要求為25mm,這對安裝現場的薄壁小徑管來說很難實現[6G9].因此,便攜磁力式布氏硬度計應運而生.便攜磁力式布氏硬度計利用磁力吸盤將布氏硬度計固定在鋼鐵零件表面完成硬度試驗,其完全按照布氏硬度試驗原理,可在生產現場對工件進行快速精確的布氏硬度測試,具有可靠性高▩·、小巧便攜等優點,目前在工程現場應用廣泛[10G12].然而相關試驗分析發現,便攜磁力式布氏硬度計測試值與真實硬度之間存在一定的偏差;且由於該硬度計的外形特點,對工件的規格要求也較為嚴格[13].以上種種因素都增加了工程現場硬度試驗的難度.筆者以薄壁小徑管為研究物件,分別採用便攜磁力式布氏硬度計和數顯布洛維硬度計兩種儀器對不同材料的小徑管進行硬度試驗,研究兩種試驗方法之間的偏差,為提高現場硬度試驗精度提供參考.

試驗材料與方法

從工程現場選取 7 根薄壁小徑管對接接頭試塊,材料牌號及規格見表1.分別對小徑管試塊焊縫及母材位置採用便攜磁力式布氏硬度計和數顯布洛維硬度 計 進 行 硬 度 對 比 試 驗,具 體 試 驗 位 置 見圖1.兩種試驗方法均採用讀取壓痕直徑再轉換為布氏硬度的方法,便攜磁力式布氏硬度計試驗後分別 用其配備的簡易目鏡▩·、壓痕自動測量系統和數顯


表1 薄壁小徑管硬度對比試塊的數量及規格


布洛維硬度計所配備的目鏡(以下簡稱布洛維目鏡)進行壓痕直徑測量,數顯布洛維硬度計試驗後直接用其所配備的目鏡進行壓痕直徑測量,之後將所有試驗結果進行對比,分析兩種試驗方法及不同壓痕直徑測量方法之間的差值.

2 試驗結果與討論

2.1 12CrMoV鋼小徑管硬度試驗結果對比分析

2.1.1 焊縫硬度試驗結果對比分析

圖2為12Cr1MoV 鋼小徑管焊縫硬度試驗結果對比.由 圖 2 可 以 看 出:所 選 試 塊 焊 縫 硬 度 在240~305HBW,在此範圍內的結果對比中,與數顯布洛維硬度計的試驗結果相比,便攜磁力式布氏硬度計試驗後選用布洛維目鏡測量的試驗結果誤差最小,誤差範圍為-2~1HBW;壓痕自動測量系統測量的 試 驗 結 果 誤 差 最 大,誤 差 範 圍 達 到 7~21HBW;簡易目鏡測量的試驗結果誤差次之,誤差範圍也達到了-15~10HBW.

圖2 12Cr1MoV鋼小徑管焊縫硬度試驗結果對比


2.1.2 母材硬度試驗結果對比分析

   圖3為12Cr1MoV 鋼小徑管母材硬度試驗結果對比.由 圖 3 可 以 看 出:所 選 試 塊 母 材 硬 度 在162~174HBW,在此範圍內便攜磁力式布氏硬度計試驗後採用3種壓痕直徑測量方法的試驗結果中,與數顯布洛維硬度計的試驗結果相比,簡易目鏡測量 的 試 驗 結 果 誤 差 較 小,誤 差 範 圍 為 -1~7HBW;而壓痕自動測量系統和布洛維目鏡測量的

試驗結果誤差相當,誤差範圍為-7~7HBW.

圖3 12Cr1MoV鋼小徑管母材硬度試驗結果對比

2.1.3 綜合對比分析

圖4為12Cr1MoV 鋼小徑管硬度試驗結果綜合對比,即不考慮試驗位置,單純對硬度試驗結果進行綜合對比.由圖4可以看出:所選該組小徑管試塊實測硬度在160~300 HBW,便攜磁力式布氏硬度計試驗後採用3種方法進行壓痕直徑測量時,與數顯布洛維硬度計的試驗結果相比,壓痕自動測量系統測 量 的 試 驗 結 果 誤 差 最 大,最 大 誤 差 達 到21HBW;簡易目鏡測量的試驗結果誤差次之,最大誤差達到約15HBW;而布洛維目鏡測量的試驗結果誤差最小,最大誤差約7HBW.



圖4 12Cr1MoV鋼小徑管硬度試驗結果綜合對比

2.2 T92鋼小徑管硬度試驗結果對比分析

2.2.1 焊縫硬度試驗結果對比分析

圖5為 T92鋼小徑管焊縫硬度試驗結果對比.由 圖 5 可 以 看 出:所 選 試 塊 焊 縫 硬 度 約 為

圖5 T92鋼小徑管焊縫硬度試驗結果對比


圖5 T92鋼小徑管焊縫硬度試驗結果對比

Fig.5 comparisonofhardnesstestresultsofweldseamof

T92steelsmallGdiametertubes


390HBW,便攜磁力式布氏硬度計試驗後採用3種壓痕直徑測量方法的試驗結果中,與數顯布洛維硬度計的試驗結果相比,布洛維目鏡與簡易目鏡測量的試驗結果誤差最小,最大誤差僅3 HBW;而壓痕自動測量系統測量的試驗結果不穩定,最大誤差達到13HBW.

2.2.2 母材硬度試驗結果對比分析

圖6為 T92鋼小徑管母材硬度試驗結果對比.由 圖 6 可 以 看 出:所 選 試 塊 母 材 硬 度 約 為235HBW,在此範圍內採用3種壓痕直徑測量方法的試驗結果,均高於數顯布洛維硬度計的試驗結果,其中採用布洛維目鏡測量的試驗結果與數顯布洛維硬度計的試驗結果誤差最小,幾次試驗結果誤差均在3HBW 左右;壓痕自動測量系統的試驗結果高出 數 顯 布 洛 維 硬 度 計 的 試 驗 結 果 最 大 達 到16HBW,誤差較大;而簡易目鏡測量的試驗結果誤差次之,誤差範圍為5~8HBW.

圖6 T92鋼小徑管母材硬度試驗結果對比


圖6 T92鋼小徑管母材硬度試驗結果對比

Fig.6 Comparisonofhardnesstestresultsofbasemetalof

T92steelsmallGdiametertubes





2.2.3 綜合對比分析

shiyangbianhao



圖7 T92鋼小徑管硬度試驗結果綜合對比

Fig.7 Comprehensivecomparisonofhardnesstestresultsof


     圖7為 T92鋼小徑管硬度試驗結果綜合對比.由圖7可以看出:在不考慮試驗位置,單純將硬度進   行綜合對比的情況下,便攜磁力式布氏硬度計試驗後採用3種壓痕直徑測量方法的試驗結果與數顯布洛維硬度計試驗結果的誤差範圍為-2~16HBW;與數顯布洛維硬度計試驗結果相比,其中簡易目鏡測量的試驗結果誤差範圍為3~8 HBW,壓痕自動測 量 系 統 測 量 的 試 驗 結 果 誤 差 範 圍 為 13~16HBW,而布洛維目鏡測量的試驗結果誤差最小,最大僅為3HBW.2.3 T91鋼小徑管硬度試驗結果對比分析

2.3.1 焊縫硬度試驗結果對比分析

    圖8為 T91鋼小徑管焊縫硬度試驗結果對比.由圖8可以看出:所選試塊焊縫硬度約為253HBW,便攜磁力式布氏硬度計試驗後採用3種壓痕直徑測量方法中,簡易目鏡測量的試驗結果均低於數顯布洛維硬度計的,誤差範圍為-7~-1HBW;布洛維目鏡和壓痕自動測量系統測量的試驗結果均高於數顯布洛維計的,經多次試驗資料統計,布洛維目鏡測量的試驗 結 果 與 數 顯 布 洛 維 硬 度 計 的 誤 差 最 大 為6HBW,而壓痕自動測量系統測量的試驗結果與數顯布洛維硬度計的誤差最大達到了10HBW.

圖8 T91鋼小徑管焊縫硬度試驗結果對比

圖8 T91鋼小徑管焊縫硬度試驗結果對比

Fig.8 Comparisonofhardnesstestresultsofweldseamof

T91steelsmallGdiametertubes


2.3.2 母材硬度試驗結果對比分析

    圖9為 T91鋼小徑管母材硬度試驗結果對比.綜合來看,該組試塊母材硬度約為210 HBW,在此範圍內便攜磁力式布氏硬度計試驗後採用3種壓痕直徑測量方法,目鏡測量的試驗結果低於數顯布洛維硬度計的,最大誤差為9 HBW;而布洛維目鏡和壓痕自動測量系統測量的試驗結果與數顯布洛維硬度計的相當,最大誤差僅為3HBW.

2.3.3 綜合對比分析

    圖10 為 T91 鋼小徑管 硬 度 試 驗 結 果 綜 合 對比.由圖10可以看出:在不考慮試驗位置,單純將硬度進行綜合對比的情況下,便攜磁力式布氏硬度計試驗後簡易目鏡測量的試驗結果明顯低於數顯布

圖10 T91鋼小徑管硬度試驗結果綜合對比


    洛維硬度計的,誤差範圍為-1~-9HBW,而壓痕自動測量系統測量的試驗結果則明顯高於數顯布洛維硬度計的,最大誤差達到了10HBW,布洛維目鏡測量的試驗結果與數顯布洛維計的誤差範圍波動不

大,最大誤差約為6HBW.

2.4 3組試塊硬度試驗結果總體對比分析

    圖11為3組試塊便攜磁力式布氏硬度計與布洛維硬度計所有硬度試驗結果對比曲線.在不考慮材料及試驗位置的情況下,將上述所有試塊試驗結果進行了綜合對比.由圖11可以看出:所選取試塊

圖11 所有硬度試驗結果綜合對比

圖11 所有硬度試驗結果綜合對比

Fig.11 Comprehensivecomparisonofallhardnesstestresults

    硬度範圍為160~300 HBW,便攜磁力式布氏硬度計試驗後採用3種壓痕直徑測量方法的試驗結果與數顯布洛維硬度計的試驗結果之間差距相對較小,但試驗中卻發現壓痕自動測量系統測量的試驗結果往往高於數顯布洛維硬度計的,綜合試驗結果對比分析,其差值在8~15 HBW,而簡易目鏡與布洛維目鏡測量的試驗結果與數顯布洛維硬度計的誤差較

小,可以為現場硬度檢驗提供參考.

2.5 討論

    便攜磁力式布氏硬度計試驗後,在簡易目鏡▩·、壓痕自動測量系統和布洛維目鏡3種壓痕直徑測量方式的試驗結果對比中,利用布洛維目鏡測量的試驗結果最穩定,誤差最小;簡易目鏡受光線▩·、壓痕及人員讀取誤差影響較大;而壓痕自動測量系統則主要受試樣表面狀態和壓痕圓整度的影響.現場工作時,在平面工件上,簡易目鏡與壓痕自動測量系統讀取壓痕直徑都比較方便,誤差較小,兩種壓痕直徑測量方法均可正常使用;而在管材上進行硬度試驗時,由於現場光線較暗且高合金材料硬度較高,試驗面打磨往往不夠平整,導致硬度試驗壓痕往往圓整度不高,甚至會出現橢圓狀,壓痕自動測量系統在此類壓痕直徑測量中,測量誤差明顯加大,這也是轉換布氏硬度偏高的原因.簡易目鏡在現場應用時受人為因素影響較大,使用簡易目鏡進行壓痕直徑測量時,建議轉90°進行兩次測量,求兩次測量的平均值;同時還需儘可能將試驗面打磨平整,以減小試驗誤差.

3 結論

    (1)對於薄壁小徑管,便攜磁力式布氏硬度計試驗後採用3種方法進行壓痕直徑測量時,壓痕自動測量系統受試驗管材打磨面不平整度的影響,其試驗結果往往高於數顯布洛維硬度計的,而簡易目鏡與布洛維目鏡測量的試驗結果與數顯布洛維硬度計的誤差很小,可以為現場硬度檢驗提供參考.

    (2)高合金薄壁小徑管在進行硬度試驗時,由於硬度較高,試驗面打磨往往不夠平整,導致硬度試驗壓痕往往圓整度不高,甚至會出現橢圓狀,這對現場硬度試驗造成了一定影響,現場工作時在不影響管材使用效能的情況下需儘可能將檢驗面打磨平整,減小試驗誤差.

(文章來源·│▩│↟:理化檢驗物理分冊 > 2017年 > 8期 )



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