摘要：综述了电建安装现场及锅炉产品制造过程中常用的硬度检测方法、检测仪器及其应用特点，并讨论了影响里氏硬度计检测准确性的因素。
关键词：硬度；里氏硬度计；现场检验；影响因素
Abstract：Various hardness testing methods and testing instruments applied in installation site and fabrication process of boiler and their application characteristics were summarized.And the influence factor of the examination accuracy of Leeb hardness tester was discussed.
Keywords：Hardness；Leeb hardness tester；In-field inspection；Influence factor
随着用户对火电产品质量要求的日益重视和提高，电建公司在一些重要部件进行现场安装前需要检测一下材料的各项性能指标。由于现场条件的限制，往往不能通过具体的试验手段来检测，鉴于金属材料的布氏硬度值与抗拉强度值之间存在较好的对应关系，硬度检测已经成为验证产品性能指标的重要信息。硬度检测的方法有很多种，但适宜现场对锅炉部件进行表面硬度检测的便携式硬度计却不是很多，以下简要介绍几种常用的便携式硬度计。
1 便携式布氏硬度计
布氏硬度检测能够直接反映出材料的综合性能，且检测试验数据稳定，重现性好、精度高。常用的便携式布氏硬度计有锤击式布氏硬度计、剪销式锤击布氏硬度计、磁力式布洛氏硬度计等。
锤击式布氏硬度计结构简单，测试时需要用锤子敲击支架顶部，通过测量工件和硬度块上的压痕直径查表得出工件硬度，由于锤击力大小的不确定性，这种硬度计测试误差较大。锤击式布氏硬度计在早期产品硬度检测中发挥了一定作用，但因其测试压痕大、操作复杂、测试误差较大，目前已基本被市场淘汰。
剪销式锤击布氏硬度计与锤击式布氏硬度计相比，剪销在锤击过程中会被切断，使作用到工件上的试验力准确，测试结果重复性好，测试精度较高，但每次试验均需消耗一支剪销，且作用到工件上的试验力也是瞬间消失，没有考虑材料的塑性变形。这种仪器在欧美国家有着广泛的应用[1]，目前国内应用还较少，不具备规模化。
磁力式布洛氏硬度计测量硬度的原理与台式机相同，试验加载力精度高，测试结果稳定性好，可靠性高，可以在平面上测试也可以在圆柱面上测试，是一种较好的测量工件布氏硬度的便携式硬度计。便携式布氏硬度计测试精度虽高，但其测量压痕相对较大，且均需采用读数显微镜读取压痕直径，然后查表得出硬度值，测试过程相对复杂，比较适用于对硬度测量值有疑议的产品进行硬度校核，不适用于现场对产品进行大面积的硬度抽检。
2 便携式里氏硬度计
里氏硬度计作为一种便捷的硬度测试方法，相关技术在近几年取得了突飞猛进的发展，国产里氏硬度计的测量精度和准确度已经能够和国际领先技术水平相媲美。目前市面上的里氏硬度计多比较小巧，且具有自动转换布氏硬度值的系统，操作简单、携带方便，不受空间和方位的限制，对于形状复杂、空间狭小的零部件也具有很好的实用性，深受广大现场检测人员的欢迎。但里氏硬度计是一种动载荷硬度计，它以冲击体在试样表面的回弹速率与冲击速率的比值为计算原理，其测量数值受外界因素影响较大。
目前按照GB/T 17394.1-2014标准的要求，D型冲击装置的里氏硬度计在没有耦合的情况下，可检测工件的最小厚度为25mm，耦合时可检测最小厚度为3mm。因工件耦合在现场检测中是不可能实现的，锅炉部件受热面管子基本都不能满足里氏硬度计检测厚度的要求。但鉴于目前还没有更便捷、检测准确度更高的便携式硬度计来很好地替代里氏硬度计，现场检测仍采用这种便携式里氏硬度计。但对于壁厚较薄的管子来说，由于振颤的影响，检测数值常与材料的实际布氏硬度值存在差异，由此引起的检测结果判断也是一直存在争议。
为分析振颤的影响，我们以SA-213T91Φ57×5、SA-213T91Φ44.5×14和12Cr1MoVG Φ57×6三种管子为例，分别采用便携式里氏硬度计和台式硬度机测量了管子的硬度如表1所示。从表中数据可以看出，用便携式里氏硬度计测量的管子硬度值偏低。这种偏差大小因管子的实际硬度、规格、检测时的摆放等而有较大差异。
表1 不同仪器测量材料的布氏硬度值
里氏硬度计在使用时还应进行定期检查和校验，一台性能优异的里氏硬度计应在高、中、低标准硬度块上检测的示值重复性和最大允许误差均满足标准要求。此外，施工现场的温度、被检表面打磨的深度、表面粗糙度等也对硬度检测数值有一定的影响。施工现场多在气温较高的地区，零部件同一部位置的硬度在清晨和阳光曝晒的下午测量值不同[2]；被测工件在制造过程中多需要进行热处理，如果打磨太浅，表面脱碳存在会使检测数值偏低；表面粗糙度会直接影响冲击体回弹的速度，打磨的越粗糙，测得的硬度数值越小。
3 结束语
目前，便携式里氏硬度计在现场初步硬度检测中仍占据着不可替代的位置，但其检测数值常易受各种环境因素的影响。因此，在现场采用里氏硬度计检测时应尽量减少环境因素造成的测量误差，对有疑义的检测数值在条件允许的情况下采用便携式布氏硬度计进行校核，避免对检测结果造成不必要的误判。随着硬度检测技术的快速发展，相信在不久的将来更加便捷、准确的现场硬度检测仪器将会应运而生。
参考文献：
[1] 张凤林，现场布氏硬度检测技术，理化检验-物理分册，2015（51），845～852
[2] 刘持森，现场因素对里氏硬度计测量值的影响，理化检验-物理分册，2005（41），513～517
作者简介：
马金焕（1986-），女，陕西商洛人，工程师，毕业于哈尔滨工业大学，从2010年至今一直从事锅炉及压力容器产品的检验工作。
论文作者:马金焕,李长菲,刘强强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
标签：硬度计论文; 硬度论文; 里氏论文; 测量论文; 工件论文; 现场论文; 测试论文; 《电力设备》2018年第8期论文;