锅炉检验中硬度检测的应用

锅炉检验中硬度检测的应用

0测量方法的选择随着锅炉试验的发展，试验方法和方法不断改进。可通过宏观、测厚、硬度、光谱、金相、无损探伤、割管检查等多种方法,提高缺陷的检出率,但每种检测方法都不是孤立的,而是相辅相成、互为补充的。1检测结果的要求硬度检测是在电站锅炉检验中常采用的一种简单、方便、成本低而有效的手段。现场硬度测定常采用手提式布氏硬度计或便携式里氏硬度计对焊缝、热影响区及母材等有关部位进行硬度测定。其中便携式里氏硬度计具有体积小、重量轻、便于携带、检测范围广、任何位置均可使用、操作方便、检测速度快、可换算成各种硬度值等诸多优点。但要获得真实、有效的检测结果,其应用必须满足一定要求,具体要求如下:(1)被检测表面必须露出金属光泽,并且平整、光滑,清洁无油污;(2)对于曲面工件的测试,当曲率半径R小于30的测试件应使用支撑环;(3)被检测件的厚度应大于5mm;(4)被检测件不应带磁;(5)测试前应使用标准试块对仪器进行校验;(6)测试时应将冲击装置支撑环压紧在被测表面,在按动冲击装置释放钮的瞬间,保持工件、冲击装置、操作人员身体处于稳定状态;(7)测试点的选位:两测试点间距应大于3mm;(8)数据处理:测试结果应取3~5次或更多测试平均值,偏离正常范围的单个大误差数据可删除。2材料及热处理效果2.1近似求出材料的抗拉强度;2.2有时用来初步判断材料强度等级或鉴别材质;2.3大致了解材料的金相组织;2.4了解材料在加工过程中组织变化;2.5检验热处理效果;2.6了解加工残余应力和焊接残余应力。3在电压表的检验中，硬度测试的应用3.1对钢结构材料进行热处理的必要性(1)锅筒在安装时对汽包封头和筒体做原始的硬度测试,为汽包长时间服役后材质的变化提供参照。(2)直管、弯管、导汽管等安装前硬度抽查。通过硬度检测结果,可初步判定管子热处理状态是否符合要求;根据硬度和材料强度的关系,近似求出材料的强度值。对于安装缺乏质量证明书时,可通过硬度检测初步鉴别材质。当然,要进一步判定材质,还需进行光谱分析或化学成分分析。(3)连接锅炉钢结构的高强度螺栓连接副(由1个螺栓、l个螺母、1个垫圈组成)安装前的硬度试验。根据不同合金钢材料,通过硬度检测,可判定高强度螺栓连接副的热处理效果:同时,可检查螺母材料与螺栓是否匹配。一般要求螺母材料比螺栓材料低一级,硬度值低HB20~HB50。(4)通过检测母材、焊缝和热影响区的硬度,判断安装单位焊接工艺的执行情况和焊接接头的质量。可通过母材与焊缝的硬度值比较,初步判定所选用焊材化学成分与力学性能与母材是否相匹配。(5)锅炉受压部件进行热处理后,通过对母材、焊缝和热影响区的硬度测定,检查热处理效果,判断焊接接头的应力消除情况。电站锅炉集箱常采用12Cr1MoVG、SA-335P11、SA-335P12等合金钢材料,它们的焊接性能好,但由于有空淬倾向,易产生冷裂纹;特别是SA-335P11材料焊后焊缝和热影响区均为淬火马氏体组织,具有很强的冷裂倾向,容易产生氢致延迟裂缝;另外,这种钢焊接所需的线能量大,也易产生热裂纹。(6)合金钢材料焊接过程中存在返修时,可对返修部位进行硬度测定,检查返修补焊工艺的可行性及焊接质量。3.2对低循环疲劳损伤的锅炉进行硬度测试定期检验中硬度检测的应用主要是对长期高温高压的各部件材质及焊缝组织性能变化的初步分析和判断。(1)汽包检验:对运行10万小时的锅炉,应对汽包封头及筒体做硬度测试,对调峰机组的锅炉应加强硬度测试。汽包是水汽蒸发系统的枢纽,自然循环和多次强制循环锅炉都要求装置汽包。来自省煤器出口低于饱和温度的给水进入汽包,汽包内汽空间的汽包壁温与汽包工作压力下的饱和温度相适应,而水空间的汽包壁温则并不是所有壁温都与汽包工作压力下的饱和温度相适应,离给水越远的汽包壁温越接近饱和温度;反之,偏离饱和温度越大。由于这种不均匀的汽包壁温度场,导致汽包壁易产生热应力;尤其对于启停频繁、承担调峰任务的锅炉,因启停频繁和变动负荷过程中会产生更大的综合交变应力,易形成低周期疲劳损坏。对运行10万小时的锅炉,对汽包封头及筒体做硬度测试,可初步判定汽包因低循环疲劳损伤而引起的材质变化情况,有疑问时应做金相作进一步的判断。(2)水冷壁检验:重点对燃烧器周围的水冷壁管,冷灰斗区域水冷壁管的斜坡及灰坑弯管外弧处和防渣管,循环流化床锅炉高温旋风分离器进口处冷壁管等宏观检查有疑问的(存在鼓包、变形、胀粗)的管段进行硬度检测。对热负荷较高部位进行硬度检测,可直观判断材质是否存在过热、过烧等情况,必要时可进一步进行金相检验判定。(3)过热器、再热器检查:一般对高温再热器的迎流面管子、下弯头和出口端管子进行硬度检测。过热器、再热器布置在烟温较高的区域内,因管内流动的工质温度较高,故管壁温度也相应较高。(4)过热器、再热器联箱和炉顶集汽联箱:长期高温运行的出口联箱同样存在球化、石墨化等材质劣化现象;对于已运行10万小时的高温出口联箱,应对其进行硬度检测,调峰机组的高温出口联箱应缩短检验周期。(5)主蒸汽管道和高温再热器管道:对常用的Cr-Mo低合金钢管道,在工作温度大于450℃、运行已达10万小时的,其主蒸汽和高温再热器管道的弯头外弧面增加硬度检测,以便及早发现有可能产生的珠光体球化和其它组织的变化。(6)电站锅炉常用的高强度热强钢如SA-213T22、SA-213T91、SA-335P91等使用后,可通过硬度检测,了解焊接接头是否有淬硬组织。(7)在定期检验中,当锅炉服役时间较长,资料遗失,或经过更换而无材料质量证明,且现场不具备进行光谱和化学成分分析条件,存在材料不清或有疑问时,可通过测定硬度,近似求出材料强度值,初步鉴定材质类别。(8)高温、高强度螺栓、螺母,当材质不清或热处理状态不明时,可通过硬度测定加以判别。4布清晰度的测定一般情况下,是对母材和焊接接头进行硬度检测。对于母材,不同的材料对硬度值都作了相应的规定。同种钢(非奥氏体)焊接热处理后的硬度,一般不超过母材布氏硬度加100HBW,且不超过下列规定:合金钢含量<3%,布氏硬度值270HBW;合金钢含量3%~10%,布氏硬度值成300HBW;合金钢含量>10%,布氏硬度值300HBW;对于非奥氏体的异种钢焊缝,其热处理后的硬度(以合金含量低侧母材的成分计算合金