硬度检测技术及其在电站锅炉检验中的应用研究

【摘要】硬度检测技术是电站锅炉检验中一种常用方法，本文对硬度检测技术方法与要求进行了阐述，分析并探讨了硬度检测技术在电站锅炉检验中的应用。

【关键词】硬度检测技术；电站锅炉检验；应用；误差控制

在科技发展的引领下，电站锅炉检验业务逐渐运用到了更多的检验技术和手段，通过各类技术的充分利用和配合，对电站锅炉缺陷检验效果变得越来越全面和完善。作为最基础的技术之一，硬度检测技术在电站锅炉的缺陷检验中应用广泛，也是十分有效的检验手段之一。

一、硬度检测技术要求和作用

硬度检验技术是一项简单且基础的技术，有着特定的技术要求和标准，对电站锅炉的设备及缺陷检测都有着独特的作用，在电站锅炉检测各种新兴技术层出不穷的同时，硬度检测技术依然有着不可忽视的重要性。

1.1硬度检测技术的技术要求

硬度检测技术主要用布氏硬度计或者更为便携的里氏硬度计来对设备的焊缝处、热影响区以及其它和母材有关的部位来进行硬度的测定，布氏硬度计比较笨重，里氏硬度计则较为轻便，两者都能获得良好的检测效果。但是获得有效地检测结果对设备或者部件本身也有着特定的要求：

（1）物件表面必须要足够光滑、平整和清洁，不能存在油污，保持一定的金属光泽度；（2）若物件表面为曲面，如果曲率半径小于30则必须利用支撑环来辅助检测；（3）物件的厚度不能小于5mm；（4）物件不能带有磁性；（5）要用标准试块对仪器进行提前校验之后在进行检验；（6）对测试点的选择要保持有大于3mm的间隔距离；（7）检测的过程中保证冲击装置的支撑环和被测物件表面能够充分压实，冲击装置释放按钮按动的时候必须使操作人员和物件、冲击装置之间处于不变且稳定的状态；（8）检测后对数据的处理要选取多于3个的尽可能多的数据，偏离正常数据范围过大的数据可以不进行选择。

1.2硬度检测技术的作用

硬度检测技术的作用主要体现在获得材料实际的抗拉强度和加工及焊接的残余应力数据上，并检测出材料的金相组织，从而能够大致判断材料的强度等级，鉴定出材质的好坏。同时通过检验材料的热处理效果和反应，能够在一定程度上了解材料在加工过程中的组织变化。这些作用使得硬度检测技术在电站锅炉的检验工作中得到了广泛的应用，有着不可替代的重要地位。

二、硬度检测技术在电站锅炉检验中的应用

现在的电站锅炉已经向高参数、大容量发展，新开工建设的纯火电机组大都为超临界以上参数，这就决定了新建锅炉所选用的材料和以往有了很大的不同，HR3C、super-304、TP347HFG等高等级耐热材料广泛使用，DL/T438《火力发电厂金属技术监督规程》也在2009版中作出了相应的调整。

硬度检测技术在电站锅炉检验中主要包括两个阶段的应用，分别是安装监督检验和定期检验，在两种检验中都起着特定的作用。

2.1安装监督检验中的应用

（1）在锅筒的安装过程中，对其汽包封头以及筒体进行初级的硬度测试并获得原始数据，这样汽包在工作长时间后材质发生改变后可以与原始数据对比了解变化的程度；

（2）对直管、弯管以及导气管等各种管道的硬度抽查检测，大致求得管道材料的强度值，从而初步判断管道是否符合电站锅炉热处理的要求；

（3）对锅炉连接螺栓的硬度及强度检验，了解高强度的螺栓连接副的热处理能力和效果，从而判定不同材料的螺栓和螺母之间是否匹配；

（4）对锅炉母体、焊缝和热影响区的强度进行检验，了解焊接工艺的实际执行的情况以及接头的质量高低，母材和焊缝之间的硬度值也能提供选用焊材的性能及材料之间匹配程度的信息；

（5）电站锅炉集箱采用的合金钢材料一般为12Cr1MoVG、SA-335P22、SA-335P91等种类，这些材料容易产生冷裂纹，利用硬度检测技术可以在对锅炉的受压部件进行热处理后，检测出母材、焊缝以及热影响区的硬度及效果，从而了解接头处的应力消除效果，为电站锅炉的运作提供更全面的参考信息；

（6）电站锅炉一些部件在运作较长时间后可能因出现问题而被返修，通过返修后的硬度检测可以了解返修效果和焊接的质量，大致估计出工件的再利用期限。

2.2定期检验中的应用

硬度检测技术在电站锅炉定期检验中的应用包括以下部件的硬度检测：

（1）汽包检验。对工作了10万小时的锅炉，需要对汽包的筒体和封头进行硬度测试检验，了解汽包在运作中受低循环导致的疲劳和损伤，借助对金相的判断获得汽包材质的改变情况；

（2）水冷壁检验。燃烧器四周以及冷灰斗区域的水冷壁管是重点检验区域，同时对其他存在变形及鼓包的管道壁也要利用硬度检测技术来作硬度测试。这些热负荷较高的部位也是最容易出现问题的部位，用硬度检测技术定期检验能够保证这些部件时刻保持锅炉运作所需的硬度要求；

（3）过热器和再热器的检测，以及过热器、再热器联箱和炉顶的集气联箱的检测。过热器和再热器所处的区域温度很高，需要及时检测了解硬度变化，高温区域的联箱也容易出现石墨化等现象，定期进行硬度检测可以发现材质缺陷，及时维修和更换保证设备的正常运行；

（4）蒸汽管道和再热器管道的检测。电站锅炉常用的Cr-Mo低合金钢管道在高于450摄氏度的高温下运行超过十万小时后，可能会出现珠光体球化的现象，需要定期进行检测以发现组织变化；

（5）锅炉焊接接头的检验。通过对电站锅炉采用的热强度钢之间的焊接接头的硬度检测，能够及时发现接头处存在的淬硬组织或者其他缺陷；

（6）螺栓、螺母的检测。对螺栓和螺母的硬度检测，可以更加清楚地了解其实际材质状况，以及热处理状态的变化；

（7）电站锅炉的定期检验中，有时可能由于锅炉的服役时间太长而导致资料丢失的情况，在没有确切的质量和材料证明资料的困难下，利用硬度检测技术可以简便、快捷地获得材料及硬度信息的初步了解，然后再查阅资料获得更进一步的信息，给锅炉的检验提供了便利。

三、总结

硬度检测技术有着简便、快速的特点，操作工艺也不复杂，是电站锅炉检验工作的重要技术。在实际锅炉的检验工作中，还需要将硬度检测技术和其他检测技术相互配合，制定科学合理的检测计划，获得更加有效的检测结果。

参考文献

[1]季永全.硬度检测技术及其在电站锅炉检验中的应用研究[J].科技信息，2013，05：132+158.

[2]刘清方，沈贞民.锅炉安全：修订版[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2004.

作者简介

黄浩（1974-），性别：男，籍贯：河北省宛平县，工作单位：宁夏回族自治区锅炉压力容器检验所，职称：高级工程师，研究项目：电站锅炉检验检测。