摘要：介绍了火力发电厂受监金属部件硬度检验条件、方法、硬度值异常的处理；焊接接头检验比例与合格标准；并首次提出对需要焊后热处理的金属母材要留有硬度余量的概念，对火力发电厂基建、运行、检修过程中金属监督工作具有指导意义。
关键词：火力发电厂；金属部件；硬度检验
0 引言
硬度，是指金属表面局部体积内抵抗外物压入的能力，即材料抵抗局部塑形变形的能力，是衡量金属软硬程度的判据。硬度，是金属最基本也是最重要的力学性能指标，它与强度有极为密切的关系。硬度试验较之拉伸试验由许多优点，首先，是它一般不必像拉伸试验那样将材料制成试样再做破坏性试验，只在工件表面试验即可；其次，硬度试验特别适合于脆性材料，如淬火钢、硬质合金和表面硬化处理的材料；再者，硬度试验方法简便，对工件的试验条件要求不高，塑形材料的硬度值还可以近似地换算成强度指标。所以，硬度检验是了解火电厂受监金属部件力学性能状况最直接、最简便的手段。
1 硬度值的表示方法
常用的几种硬度值：
布氏硬度值（用球面压痕单位面积上所承受的平均压力表示的硬度值），符号为HB；洛氏硬度值（用金刚石圆锥丫头和钢球压头进行，在卸除主试验力并保持初始试验力的条件下测量的试样深度方向的塑形变形量）,符号为HR；维氏硬度值（用正四棱锥形压痕单位表面积上所承受的平均压力表示的硬度值）,符号为HV；肖氏硬度值（用冲头弹起的高度和规定高度的比值与肖氏硬度系数的乘积表示的硬度值），符号为HS；里氏硬度值（用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度冲击试样表面，用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度值），符号为HL。
火力发电厂现场硬度检验普遍采用的是便携式里氏硬度计按照GB/T 17394.1进行检验，硬度值的表示方法以布氏硬度值与洛氏硬度值为主。
2 里氏硬度计的检验条件
使用里氏硬度计检验测量时需被测工件满足一定的测试条件，主要是三方面的要求：工件重量不小于2Kg，最小厚度不小于10mm，表面粗糙度不小于1.6μm。在不满足上述条件时必须稳固支撑或密实耦合。
被测试件表面应平整、光滑、且清洁不得有油污。打磨深度通常为0.5mm～1.0mm，并以120＃或更细的砂轮、砂纸精磨。
3 硬度检验的部位
1）合金钢管：在每根钢管的3个截面（两端和中间）进行检验硬度，每一
截面上硬度检验尽可能在圆周四等分的位置。若由于场地限制，可不在四等份位置，但至少在圆周测三个部位，每个部位至少测量5点。对于Do≤76mm的小径薄壁管，为了测量数据的准确性，在条件允许的情况下，尽可能在管子端部进行检验；
2）合金钢弯头/弯管：在0°、45°、90°选三个截面，每一截面至少在外弧侧和中性面测3个部位，每个部位至少测量5点；
3）合金钢三通、异径管：三通至少在肩部和腹部位置3个部位进行检验，异径管至少在大、小头位置进行检验，每个部位至少测量5点；
4）汽轮机转子：圆周不少于4个截面，且应包括转子两个端面，高中压转子有一个截面应选在调速级轮盘侧面。每一截面周向间隔90°进行硬度检验，同一圆周线上的硬度值偏差不应超过Δ30HB，同一母线的硬度值偏差不应超过Δ40HB；
5）发电机转子：圆周不少于4个截面，且应包括转子两个端面，每一截面周向间隔90°进行硬度检验。同一圆周的硬度值偏差不应超过Δ30HB，同一母线的硬度值偏差不应超过Δ40HB；
6）高温紧固件：投运前检验部位为螺栓光杆或端面1/2半径处，投运后检验部位为螺栓光杆处；7）热处理质量检验：对于焊接热处理后的硬度检验部位应包括焊缝和近缝区的母材，同一部位至少测量5点。
4 硬度值异常的处理
1）合金钢管及管件，一旦出现硬度偏离规定值，应在硬度异常点附近扩大
检查区域，检查出硬度异常的区域、程度，同时宜采用便携式布氏硬度计测量校核。同一位置5个布氏硬度测量点的平均值应处于规定范围，但允许其中一个点不超出规定范围的5HB。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆硬度异常的部件应扩大检查比例且进行金相组织检验；
2）受热面管使用前:a）若母材硬度整体偏低或偏高，割管样品应选硬度偏
离标准值较大的管子，若割取的硬度超标管子在实验室测量的硬度、拉伸、压扁试验和金相组织满足相关标准规定，则该部件性能满足要求；b）若焊缝硬度整体偏低或偏高，割管样品应选硬度偏离标准值较大的焊接接头，若割取的硬度超标焊接接头在实验室测量的硬度、拉伸、弯曲试验和金相组织满足标准规定，则该部件性能满足要求；
3）焊后热处理恒温温度超标或焊后热处理恒温时间过长而导致硬度值低于
规定值的80%，或金相检验判定为焊缝金属过热的焊缝，除非可以现场实施正火+回火热处理，否则应割掉该焊接接头重新焊接；
4）汽轮发电机机转子进行硬度检验时，若硬度偏离正常值幅度较多，应分析原因，同时进行金相组织检验；
5）高温紧固件硬度异常时，可通过金相组织检验或解剖螺栓做力学性能试
验进行判定。IN783、GH4169合金制螺栓，使用前若发现硬度超过370HB，应对光杆部位进行超声波检测，螺纹部位渗透检测。硬度超标的螺栓应及时进行更换。
对于硬度不合格的受监金属部件，条件允许的情况下，可进行恢复性热处理，检验合格后可继续使用。
5 需要焊接热处理的母材硬度的特殊要求
考虑到焊后热处理会对金属母材硬度造成一定程度的下降，试验表明，最大甚至可降低30HB。故对于9%-12%Cr类钢或DL/T 869规定必须进行焊后热处理的金属部件，为保证热处理后母材硬度仍能满足标准要求，应在焊接前对母材进行100%硬度检验，母材硬度值应大于标准值下限20HB以上。
6.焊接接头硬度检测范围、比例及试验
1）焊接接头热处理后焊缝硬度检测范围、比例应满足DL/T 869的规定；
2）DL/T 438规定：对于9%-12%Cr类钢制管道或管件，公称直径大于150mm
或壁厚大于20mm，100%进行焊缝的硬度检测，其余规格管道的焊接接头按5%抽查。
7焊缝硬度合格标准
1）DL/T 869规定焊缝硬度合格标准为：同种钢焊接接头热处理后焊缝的硬度，不超过母材布氏硬度加100HB，且不超过下列规定：合金总含量小于或等于3%，布氏硬度不大于270HB；合金总含量小于10%且不小于3%，布氏硬度值不大于300HB；
2）焊缝硬度不应低于母材硬度的90%；
3）9%-12%马氏体耐热钢热处理后焊缝硬度的合格值为180HB-270HB；
4）DL/T 819规定：采用里氏硬度计检测硬度，换算的焊缝布氏硬度值不得超出原始母材硬度值的40%或不低于原始母材硬度值的90%；
5）对于异种钢接头，DL/T 752规定，采用里氏硬度计检测硬度，换算的焊缝布氏硬度值不应超出接头两侧母材的实际布氏硬度平均值的30%或不低于较低侧硬度的90%。
8.结束语
火力发电厂金属监督在生产过程中要有高度的专业敏感性，要善于通过硬度
检验判断受监金属部件的质量状况，掌握硬度检验的方法、比例、合格标准及硬度值异常的处理手段。检验单位应制定硬度检测工艺、并技术交底。对可能存在加热区温度不均匀的焊口应扩大硬度检验范围。使用比对法对小口径管进行硬度检测，应注意到不同的管径其修正值是不相同的。比对法的运用应经检验单位技术负责人批准。
参考文献：
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[5] 郭军等. 火力发电厂焊接热处理技术规程.国家能源局. 2011
作者简介：
陶向前（1977— ），男，安徽省淮南市，工程师，从事火电厂金属监督管理工作。
论文作者:陶向前
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：硬度论文; 火力发电厂论文; 金相论文; 金属论文; 截面论文; 部位论文; 硬度计论文; 《电力设备》2017年第34期论文;