承压类特种设备检验中的硬度检测研究

承压类特种设备检验中的硬度检测研究

沙永鸽，闵洁

昌吉回族自治州检验检测中心，新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州昌吉市  831100

摘要：承压类特种设备在运行过程中承受高温、高压的介质，若存在泄漏现象，则可能引发严重安全事故，对人身和财产安全造成影响。考虑到承压类特种设备的特殊性，为确保其全生命周期内稳定运行，必须通过性能检测评估设备实际状况，预防事故风险。因此，有必要对承压类特种设备的硬度检测进行分析，提高检测质量，确保设备发挥应有作用。

关键词：承压类特种设备；设备检验；硬度检测

引言：

硬度反映了材料的抗压能力，还间接关联到材料的耐磨性、强度和韧性等多种机械性能，是材料性能综合体现的重要指标之一。因此，深入探讨硬度检测在承压类特种设备中的应用，对于提升设备的安全性与可靠性具有重要意义。

一、承压类特种设备综述

在人们的生活和工作中，特种设备，尤其是承压类特种设备，因其用途广泛且潜在的危险性高，受到了政府的严格监管。承压类特种设备大体上分为锅炉、压力容器及压力管道三大类，每一类都对应着其特定的功能和使用场景。①锅炉设备作为一种能输出介质并提供热能的装置，在能源作用下能加热水或其他介质，发挥着产生热能的作用；②压力容器，常见于各种工业生产领域，用于存储和运输各类气体与液体，一旦承受的内部压力过大，其安全性便成了不可忽视的问题；③至于压力管道，主要负责在一个系统内输送气体或液体，是连接生产各环节的重要纽带。

承压类特种设备的安全运行直接关系到人员安全和生产安全，因此对它们的性能检测显得尤为重要。在众多检测方法中，硬度检测以其直观、快捷的特点，成为了一种基础而关键的技术。硬度检测能反映材料的抗变形能力，还能间接评估材料的其他机械性能，如抗拉强度、耐磨性等，对于预测和识别设备的潜在缺陷具有重要意义。

二、承压类特种设备检验中的硬度检测分析

1.分析材料类别与强度情况

在承压类特种设备的维护与检验中，对材料的类别与强度情况进行精准分析，特别是当面对材料信息不明确的设备时，硬度检测能够提供材料种类的初步判断，间接反映出材料的强度特性。硬度检测的价值在于其能够通过简便的测试手段，快速获取材料的物理性能数据。

在实际应用中，硬度值与材料的化学成分、热处理状态等有着直接的联系。例如，含碳量的增加往往会导致硬度的提升，而结构上，马氏体的硬度通常高于珠光体，为通过硬度检测来区分不同的材料类别提供了依据。进一步地，当承压设备的具体材料类别因出厂资料遗失而难以确定时，硬度检测成为一种重要的补充手段。尤其在进行强度校核时，如果材料的具体种类不明，通常需要依据相同材料类别中的最低强度值进行评估，以此保证检测的安全性。然而，可能因采用的强度参数偏低而影响到校核结果的准确性。不过，硬度与强度之间存在一定的换算关系，我国在大量的试验基础上，已经建立了详细的硬度与强度换算标准，提供了一个按硬度值估算材料强度的可靠方法，使得即便在缺乏具体材料信息的情况下，通过硬度检测亦能够推断出材料的大致强度范围，进而使得数据采集与分析的精度得到显著提高。

2.焊接、热处理质量检测

因为焊接不仅是将材料连接起来的过程，常常伴随着复杂的冶金变化，直接关系到接头部位的力学性能。同样，热处理作为材料性能调整的重要手段，其质量好坏同样会对设备的整体性能产生重大影响。过程中，硬度检测提供了一种有效的质量控制手段，通过测量焊接接头和热处理区域的硬度，可以间接评估出材料的力学性能和状态。

具体来说：第一，焊接过程中的硬度测试能够揭示接头区域的力学状态，通过比较不同区域的硬度值，可以判断焊接的均匀性和质量。焊接标准通常会规定接头区域的硬度不得超过材料原始硬度的某一特定值，为了防止过度的硬化导致材料变脆，进而影响接头的强度和韧性。如图1所示。第二，热处理质量的评估也同样依赖于硬度测试，热处理旨在通过加热和冷却过程改善材料的性能，其效果往往通过硬度的变化来体现。例如，通过热处理降低硬度可以提高材料的韧性，而增加硬度则可以提升其强度。在实践中，硬度测试的结果可以用来直接评估焊接和热处理的质量，如果检测结果显示硬度值异常，那么就需要对焊接工艺或热处理程序进行调整。此外，硬度测试的结果还可以作为是否需要进行进一步检测或者修复的依据，从而确保承压类特种设备能够在安全的条件下运行。

图1：硬度检测

3.材料损伤、劣化中的硬度测试

在承压类特种设备的长期运营过程中，设备材料不可避免地会遭受各种形式的损伤和劣化，如渗碳、脱碳或石墨化等，对设备的安全性构成了潜在威胁。硬度测试作为一种快速而直观的检测手段，在评估损伤和劣化状态中起着非常重要的作用。特别是在一些高温工作环境中，如锅炉等设备的部件易受珠光体球化等微观结构变化的影响，结构上的变化会直接影响到设备的整体性能。然而，依靠传统金相检验虽能获得材料微观结构的详细信息，但其检测效率较低，且结果受检测人员经验影响较大，限制了其在需要快速反馈的场合的应用。

相较之下，硬度检测由于操作简便、结果直观，能够有效地弥补金相检验的不足。利用硬度检测，可以间接评估珠光体的球化程度，甚至在一定程度上预估部件的运行寿命，为设备维护和安全评估提供重要依据。当设备材料出现劣化迹象时，通过硬度测试便可发现材料性能的变化。例如，材料发生渗碳或渗氮后，表面硬度会增加，但塑性和韧性会受到负面影响；而脱碳、珠光体球化等现象则表明材料性能的下降。硬度检测能够为检测人员提供一种快速判断材料性能变化的手段，助力及时识别和应对可能存在的安全风险。

4.材料应力腐蚀分析

设备在特定的腐蚀介质中，尤其是在拉应力的作用下，极易发生腐蚀破坏，而应力腐蚀的发生往往没有明显的预兆，对设备的安全性构成了严重威胁。研究发现，在特定腐蚀环境下，如湿硫化氢或液氨环境，碳素钢和低合金钢的焊缝及热影响区的硬度控制在一定范围内是防止应力腐蚀的有效措施。例如，在湿硫化氢环境下，硬度应控制在200HB以内，在液氨环境下应控制在185HB以内。通过硬度参数控制，可以有效降低材料的应力腐蚀倾向。因此，在进行硬度检测时，如果检测结果显示硬度值超过了阈值，就应该引起高度重视，并结合其他检测手段进一步分析，以确保承压类特种设备的安全稳定运行。

结语：

综上所述，在对承压类特种设备进行硬度检测分析的探讨中，硬度检测作为一种高效、直观的检测手段，能够快速评估设备材料的性能状态，还能为设备的安全运行提供重要的技术支撑。通过合理的硬度参数控制和综合分析，可以有效预防和诊断设备潜在的安全隐患，保障承压类特种设备的长期稳定运行。

参考文献：

[1]刘磊,杨景标,赵仲勋.增强现实(AR)技术在承压类特种设备检验中的应用[J].中国设备工程, 2023(22):264-265.

[2]王丽燕.无损检测技术在承压类特种设备检验检测中的应用分析[J].现代工程科技, 2023, 2(18):98-101.

[3]金连姬.承压类特种设备检验存在的问题及对策分析[J].环球市场, 2020,(22):392.