壓力容器什么情況下需要硬度檢測?
學(xué)習(xí)筆記,有誤還請指正。
硬度表示材料抵抗局部塑性變形、壓痕或劃痕的能力,是材料的一個(gè)綜合性能指標(biāo),表征著材料的彈性、塑性、形變強(qiáng)化、強(qiáng)度和韌性等。硬度與抗拉強(qiáng)度存在著對應(yīng)關(guān)系,有經(jīng)驗(yàn)公式可以換算。
在常用的標(biāo)準(zhǔn)中有HG/T 20581及NB/T 47008提到了硬度檢測。HG/T 20581 7.8要求,有抗應(yīng)力腐蝕要求的碳鋼和低合金鋼應(yīng)進(jìn)行硬度檢測。而在NB/T 47008中,I級碳鋼鍛件檢驗(yàn)項(xiàng)目只有硬度HBW,但I(xiàn)I級及以上鍛件并不進(jìn)行硬度檢測,而是需要拉伸和沖擊檢測,III、IV級還需超聲檢測。個(gè)人認(rèn)為,I級鍛件通常用于不重要的場合,對其要求較低,硬度作為一個(gè)綜合性能指標(biāo),一定程度上可以代表材料的性能。
而GB/T 150.2、150.4,鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB/T 713、焊接工藝評定NB/T 47014、焊后熱處理規(guī)程GB/T 30583等標(biāo)準(zhǔn)都沒有提到板材、焊縫或熱處理后的硬度檢測。(翻了好幾遍,愣是沒找到)
在實(shí)踐中,有幾種情況,設(shè)計(jì)文件通常都會(huì)要求進(jìn)行硬度檢測,主要包括:
一、有抗應(yīng)力腐蝕要求的碳鋼和低合金鋼材料、焊縫都應(yīng)進(jìn)行硬度檢測。除了前面提到的HG/T 20581的7.8.2,還有一部專門關(guān)于“控制鋼制管道和設(shè)備焊縫硬度防止硫化物應(yīng)力開裂”的技術(shù)規(guī)范——GB/T 27866。
有關(guān)應(yīng)力腐蝕,我們之前也討論過,見《應(yīng)力腐蝕及晶間腐蝕》。
應(yīng)力腐蝕開裂紋,實(shí)質(zhì)上一種裂紋的萌生、擴(kuò)展、失效。而籠統(tǒng)地說,不管是從韌性還是金相組織看,在硬度高的材料中裂紋都是容易擴(kuò)展的。所以可以通過控制材料、焊縫的硬度,來保證材料的抗應(yīng)力腐蝕能力。
二、Cr-Mo鋼等焊接冷裂紋傾向是比較明顯的,而通過測定熱影響區(qū)最高硬度的是評定這種冷裂紋敏感性的簡便方法。所以,對于Cr、Mo含量較高的珠光體耐熱鋼等,通常都會(huì)在其焊接工藝評定中附加要求進(jìn)行熱影響區(qū)的硬度檢測。
有關(guān)Cr-Mo鋼的焊接性我們之前也介紹過,見《文摘丨Cr-Mo鋼容器制造工藝分析》,更多地可以參考李亞江編著的《焊接冶金學(xué)——材料焊接性》中有關(guān)焊接性評定方法(P25),珠光體耐熱鋼的焊接性(P100)。
三、焊后熱處理規(guī)程GB/T 30583中沒有提到焊后熱處理的檢驗(yàn)問題,但實(shí)踐中,通常會(huì)要求進(jìn)行硬度和光譜檢測。焊縫是熱處理的重點(diǎn),硬度及光譜檢測(檢測其組分及含量)也主要是針對焊縫。一般,碳鋼焊縫的硬度需控制在HB 200以下,15CrMoR需在HB225以下。
熱處理的目的在于消除焊接殘余應(yīng)力、軟化熱影響區(qū)、增加焊縫金屬的延展性、提高斷裂韌性和抗腐蝕性能等,所以控制其硬度的原因也是比較直觀的。
四、固容規(guī)TSG 21-2016在其“第8章 定期檢驗(yàn)”中規(guī)定,對于有材質(zhì)劣化傾向、有焊縫硬度要求的容器,在壓力容器的定期檢驗(yàn)中應(yīng)進(jìn)行硬度檢測。
以下內(nèi)容摘自:鄔海燕. 硬度檢測在壓力容器中的應(yīng)用. 中國特種設(shè)備安全, 2011, 27(10)
壓力容器使用過程中,由于壓力、溫度、介質(zhì)等工況條件的影響,會(huì)出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象。脫碳會(huì)造成硬度下降。在用檢驗(yàn)中,當(dāng)懷疑有脫碳時(shí),應(yīng)對可疑部位進(jìn)行硬度測定。壓力容器在高溫下長期使用后,有可能引起滲碳、滲氫、硫化、釩化及石墨化等現(xiàn)象,使材料的硬度改變。在用壓力容器檢驗(yàn)時(shí),應(yīng)選擇適當(dāng)部位進(jìn)行硬度測定。在應(yīng)力腐蝕環(huán)境中使用的壓力容器,在制造或在用檢驗(yàn)中應(yīng)進(jìn)行硬度檢測,以判定應(yīng)力腐蝕傾向。
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