一种可以快速实现低硬度91钢硬度值校核的试块和方法技术

本发明专利技术公开了一种可以快速实现低硬度91钢硬度值校核的试块和方法，试块为圆柱体结构，由6个材质、规格相同的扇形体试块单元相互嵌合组成，每个扇形体试块单元均纹刻有标定硬度值，且应专门制造，保证材质的均质性、组织稳定性和试验面硬度的均匀性。结构设计合理，材质、组织和硬度范围匹配，便于携带和使用；校核方法采用“标块对比、逐级校核”的原理，原理简单，操作步骤明晰，检测结果准确度高，校核效果与实验室台式硬度计和便携布氏硬度计相当，适用于现场各种复杂的工况条件，可以帮助检测人员快速地完成检测和校核工作，并准确、有效地对材质做出评估或判定。对材质做出评估或判定。对材质做出评估或判定。

【技术实现步骤摘要】
一种可以快速实现低硬度91钢硬度值校核的试块和方法


[0001]本专利技术涉及电力行业91等级钢的硬度检测与校核技术，具体涉及一种可以快速实现低硬度91钢硬度值校核的试块和方法。

技术介绍

[0002]随着电力行业的快速发展，大容量、高参数机组的投用，金属材质等级也得到不断提高，其中91钢已广泛应用于机组的主蒸汽管道、再热蒸汽管道、高温集箱等重要金属部件。但是，近年来在金属检测过程中发现，91钢的硬度偏低问题越来越普遍，给机组的安全运行带来了一定的风险。
[0003]利用里氏硬度计进行金属材料的硬度检测，可以实现材料硬度值的快速测量，同时不会对材料本身造成破坏损伤，在电力行业及其它工程领域得到了广泛应用。但是，通过多年的实践和研究发现，由于仪器自身工作原理的因素，里氏硬度计与布氏硬度计在检测结果上往往存在一定的偏差，数值可达约20HB，尤其针对硬度偏低的91钢，这种现象显得更加明显。这种由于仪器原因造成的偏差容易造成材质得不到准确、有效地评估和判定，甚至会得到错误的结论，给检测人员带来很大的困扰和误导。基于上述考量，电力行业最新标准DL/T 438
‑
2016《火力发电厂金属技术监督规程》相比于2009版作出了针对性修订，其中第7.1.5条规定：当硬度偏离标准的规定值时，宜采用便携式布氏硬度计测量校核。次年，标准DL/T 1719
‑
2017《采用便携式布氏硬度计检验金属部件技术导则》相继出台。
[0004]目前常用的便携布氏硬度计主要有磁力式布氏硬度计、锤击式布氏硬度计和液压式布氏硬度计，但是上述这三种布氏硬度计都存在一定的缺点和局限。其中磁力式布氏硬度计要求磁力加载面必须对称、平整、适合加载，对于弯头、三通、大小头等异构部位无法应用；锤击式布氏硬度计要求必须的锤击空间和方向，有限空间和底部区域无法应用；液压式布氏硬度计体型庞大、笨重，并不适合现场复杂的工况场景。受以上因素限制，当现场实际检测工况不能满足上述设备的工作要求时，低硬度91钢的硬度校核就显得束手无策，破坏取样仿佛是最后的选择。
[0005]同时，在对低硬度91钢进行性能和组织的研究中发现，91钢的硬度偏低问题主要与钢的生产、加工或焊接过程中的热处理工艺不当有关，目前，实验室中已可以通过模拟各种热处理工艺来获得各种组织相符、硬度值相当的样品。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、材质相同、组织相符、硬度范围匹配的新型试块，同时提供了一种适用于现场可以快速实现低硬度91钢的硬度校核方法。
[0007]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种可以快速实现低硬度91钢硬度值校核的试块，其特征在于，所述试块为圆柱体结构，由6个材质、规格相同的扇形体试块单元相互嵌合组成，每个扇形体试块单元均纹刻有标定硬度值，且应专门制造，保证材质的均质
性、组织稳定性和试验面硬度的均匀性。
[0008]进一步而言，所述试块的整体规格为Φ90
×
55mm，各扇形体试块单元的半径为45mm，高度为55mm，圆心角为60
°
，其中长度误差均允许在
±
1mm，圆心角角度误差均允许在
±1°
。
[0009]进一步而言，所述各扇形体试块单元的材质为P91，需经过不同的热处理工艺以获得不同的硬度值，并经实验室标定后纹刻于试块表面，各扇形体试块单元的硬度标定值应分别分布于130≤HB＜140、140≤HB＜150、150≤HB＜160、160≤HB＜170、170≤HB＜180和180≤HB＜190范围内，且相临两值偏差≥5HB，确保覆盖91钢的硬度低值区间范围。
[0010]校核方法包括以下步骤：
[0011]步骤1：对试验用里氏硬度计按照相关标准要求和使用说明书进行正确设置。
[0012]步骤2：冲击试验样品5次，并对5次数据取算术平均值，记为试验值HLB0。
[0013]步骤3：根据冲击样品试验值HLB0的大小，选择校核试块，试块的标定硬度值记为HB1，HB1与HLB0应位于同一硬度区间范围。
[0014]步骤4：冲击选定的校核试块，冲击5次，并对5次数据取算术平均值，记为校核值HLB1。
[0015]步骤5：按照式
△
H1＝HB1‑
HLB1计算标定值与校核值之间的偏差
△
H1。
[0016]步骤6：按照式HLB＝HLB0+
△
H1计算冲击试样第一次校核后的硬度值HLB，此步骤可以初步确认试样的真实硬度值所分布的区间范围。
[0017]步骤7：重复步骤3～6，重新选择校核试块，试块的标定硬度值记为HB2，HB2与HLB应位于同一硬度区间范围；同样冲击第二次选定的校核试块，冲击5次，并对5次数据取算术平均值，记为校核值HLB2，按照式
△
H2＝HB2‑
HLB2计算得出硬度校核偏差
△
H2；按照式HLB
’
＝HLB+
△
H2计算求得第二次校核后的硬度值HLB
’
，同时根据
△
H2的大小确定是否进行第三次校核，这里规定若
△
H2≤5HB，无需进行第三次校核，第二次校核后的硬度值HLB
’
即可作为最终的检测结果，若
△
H2＞5HB，需进行第三次校核，并重复上述步骤。
[0018]步骤8：根据上述两次校核偏差之和(
△
H1+
△
H2+
……
)，结合仪器自身的调校功能(若有)，对里氏硬度计进行相应地调校(调高或调低)，调校后的仪器可直接用于硬度范围匹配的冲击测量，测量值可作为最终的检测结果。
[0019]进一步而言，所述校核方法适用于应用里氏硬度计对91钢的硬度检测，硬度检测范围为130～190HB。
[0020]上述试块边缘倒角为1
×
45
°
，试验面与支撑面的平面度≤0.02mm，试验面与支撑面的平行度≤0.03mm/50mm，试验面的粗糙度Ra≤0.05μm。
[0021]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：
[0022]本专利技术可以实现现场快速选取与待冲击试样的材质、硬度范围匹配的标准试块来进行仪器的校核，减少仪器的偏差；该校核方法采用“标块对比、逐级校核”的原理，原理简单，步骤明晰，准确度高，校核效果与实验室台式硬度计和便携布氏硬度计相当，同时能够满足现场各种复杂、受限的工况条件，无需通过便携布氏硬度计甚至破坏取样的手段，利用便携式里氏硬度计即可快速地完成对硬度值的校核工作，能适应现场的实际检测需要。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例中校核试块的结构示意图。
[0024]图2是本专利技术实施例中里氏硬度计冲击试验的结构示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可以快速实现低硬度91钢硬度值校核的试块，其特征在于，所述试块为圆柱体结构，由6个材质、规格相同的扇形体试块单元相互嵌合组成，每个扇形体试块单元均纹刻有标定硬度值，制造保证材质的均质性、组织稳定性和试验面硬度的均匀性；所述试块的整体规格为Φ90
×
55mm，各扇形体试块单元的半径为45mm，高度为55mm，圆心角角度为60
°
，其中长度误差在
±
1mm，圆心角角度误差在
±1°
；各扇形体试块单元的材质为P91，经过不同的热处理工艺获得不同的硬度值，并经实验室标定后纹刻于试块表面，6个扇形体试块单元的硬度标定值分别分布于130≤HB＜140、140≤HB＜150、150≤HB＜160、160≤HB＜170、170≤HB＜180和180≤HB＜190范围内，且相临两值偏差≥5HB，确保覆盖91钢的硬度低值区间范围。2.一种可以快速实现低硬度91钢硬度值校核的方法，其特征在于，采用权利要求1所述的试块，所述方法包括以下步骤：步骤1：对试验用里氏硬度计按照相关标准要求和使用说明书进行设置；步骤2：冲击试验样品5次，并对5次数据取算术平均值，记为试验值HLB0；步骤3：根据冲击样品试验值HLB0的大小，选择校核试块，试块的标定硬度值记为HB1，HB1与HLB0位于同一硬度区间范围；步骤4：冲击选定的校核试块，冲击5次，并对5次数据取算术平均值，记为校核值HLB1；步骤5：按照式
△
H1＝HB1‑
HLB1计算标定值与校核值之间的偏差
△
H1；步骤6：按照式HLB＝HLB0+
△
H1计算冲击试样第一次校核后的硬度值HLB，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李戈，郭延军，邱质彬，何桂宽，乔立捷，许辉，郭岩，田力男，付尚存，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：