一種測量p91鋼焊縫布氏硬度的方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測量P91鋼焊縫布氏硬度的方法，屬于材料檢測技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002] P91鋼由于具有較高的抗氧化性能和高溫蒸汽腐蝕性能，以及良好的沖擊韌性和 高而穩(wěn)定的持久塑形、熱強性，被廣泛應用于亞臨界、超臨界高溫高壓蒸汽管道。
[0003] 硬度是評定金屬材料力學性能常用指標之一，硬度檢測由于操作方便、快捷、不破 壞材質(zhì)，被廣泛應用于電站鍋爐金屬材料檢驗。DL/T438-2009《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督 規(guī)程》發(fā)布后，對P91材料的硬度有了明確的規(guī)定：P91鋼母材硬度范圍180-250HB，焊縫硬 度范圍180-270HB，而在現(xiàn)場檢驗中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)P91鋼焊縫硬度不符合標準要求的情況?，F(xiàn) 有的檢測技術(shù)標準均以布氏硬度值為檢測依據(jù)，便攜式布氏硬度計體積大、操作復雜且局 限性太大，無法滿足現(xiàn)場檢驗要求，便攜式里氏硬度計由于體積小、操作方便，且可檢測多 種硬度值，被廣泛應用與電站鍋爐金屬部件檢測中。現(xiàn)有的技術(shù)標準中只有碳鋼及低合金 鋼里氏硬度（HL)-布氏硬度（HB)換算，并無高合金鋼P91的HL-HB換算，因此，便攜式里氏 硬度計檢測出的布氏硬度值（HBHLD)與試驗室用布氏硬度試驗機所檢測出的布氏硬度值 (HB)相差較大，在現(xiàn)場檢測中極易造成硬度值不合格現(xiàn)象而對鍋爐的安全運行造成誤判。
[0004] 另外，現(xiàn)場對電站鍋爐檢測時發(fā)現(xiàn)同一型號的里氏硬度計在用校驗試塊進行校驗 時測量值差距較小、而對生產(chǎn)用管材進行測量時測量值差距較大的情況，這就造成檢測結(jié) 果的不確定性。這是因為現(xiàn)有的便攜式里氏硬度計校驗試塊里氏硬度值多為780-800HL，而 電站鍋爐用P91鋼母材及焊縫的里氏硬度值范圍一般在450HL-600HL之間，不同的硬度區(qū) 間造成了較大的測量誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種測量P91鋼焊縫布氏硬度的方法， 首先制作一組硬度值在150HBW-300HBW(常用P91硬度范圍）的硬度試塊，然后通過硬度試 塊建立P91鋼焊縫里氏硬度與布氏硬度的換算關(guān)系。該方法能夠準確的檢測出P91鋼焊縫 布氏硬度值，為鍋爐的安全運行提供有力保障。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種測量P91鋼焊縫布氏硬度的方法，步驟如下：
[0008] (1)P91鋼硬度試塊的制作：對P91鋼進行焊接處理，通過調(diào)整P91鋼焊接試塊的 熱處理溫度、保溫時間，制作出不同布氏硬度值的硬度焊接試塊；
[0009] (2)硬度值檢測：利用便攜式里氏硬度計和臺式布氏硬度計分別檢測步驟（1)制 備的每個試樣焊縫的里氏硬度值HL和布氏硬度值HB ;
[0010] (3)曲線建立：以所測硬度試塊的里氏硬度值為橫坐標，布氏硬度值為縱坐標，建 立HB-HL硬度對比曲線，得出線性關(guān)系式：HB = 0. 980HL-263. 5 ;
[0011] (4)P91鋼焊縫布氏硬度測定：選擇待測量的P91鋼焊縫區(qū)域，利用便攜式里氏硬 度計測量待測量的P91鋼焊縫區(qū)域的里氏硬度，并按步驟（3)的線性關(guān)系式獲得布氏硬度 值。
[0012] 步驟（1)中，P91鋼硬度試塊的具體制作方法為：
[0013] 1)將P91鋼加工成長方體試塊，試塊的尺寸為210 X 116 X 17mm;
[0014] 2)對步驟1)的長方體試塊進行雙V型坡口加工，板材厚度17mm，根據(jù)DL869-2012 《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》，坡口形式選擇雙V型，焊接接頭尺寸為：坡口角度α為 30° -40°，坡口面角度β為8° -12°，根部間隙b為2-5mm，鈍邊高度ρ為l-2mm，根部半 徑R為5mm(見圖1)。
[0015] 3)對步驟2)加工好的試塊兩兩進行對接焊接，采用電弧焊，對口間隙為3-3. 5mm， 對口表面寬度18mm，焊接電流115-125A，焊接電壓22-24V ;對焊接試樣進行焊前預熱，預熱 溫度為200°C ;
[0016] 4)通過調(diào)節(jié)熱處理溫度對步驟3)焊接后的試塊進行熱處理，制成不同硬度的P91 硬度試塊；其中，熱處理溫度分別為760 °C、780 °C、800 °C、820 °C，保溫時間為2h，升溫速度 為250°C /h，降溫速度為100°C /h。
[0017] 所述里氏硬度測試依據(jù)GB/T17394-1998《金屬里氏硬度試驗方法》:實驗前使用標 準試塊對里氏硬度計進行校驗，采用D型沖擊裝置垂直向下進行測量，試樣表面光潔度、兩 壓痕間距離、壓痕中心距離試樣邊緣距離、試樣質(zhì)量等均符合標準要求，每個試塊取5個有 效測量值，取其平均值；
[0018] 所示布氏硬度測試依據(jù)GB/T231. 1-2009《布氏硬度試驗第1部分：試驗方法》:實 驗前使用標準試塊對布氏硬度計進行校驗，試樣牢固平放于試驗臺上，試樣表面粗糙度、試 樣厚度、試驗力保持時間等均符合要求，每個試塊取5個有效測量值，取其平均值。
[0019] 步驟（4)中，對待測量的P91鋼焊縫區(qū)域進行表面處理，以使試驗面具有金屬光 澤，無氧化皮及其他污物，試樣表面粗糙度< 1. 6。
[0020] 本發(fā)明的有益效果：
[0021] (1)本發(fā)明通過制作硬度值在150HBW-300HBW的P91鋼硬度試塊，用于便攜式里氏 硬度計在電站鍋爐用P91焊縫及母材硬度檢測時的校驗，由于P91鋼硬度試塊的硬度值與 P91鋼母材及焊縫的里氏硬度值在同一范圍內(nèi)，使得測量結(jié)果準確、可靠。
[0022] (2)本發(fā)明通過硬度試塊建立P91鋼焊縫里氏硬度與布氏硬度的換算關(guān)系。該方 法能夠準確的檢測出P91鋼焊縫布氏硬度值，與實測值誤差小，為鍋爐的安全運行提供有 力保障。
【附圖說明】
[0023] 圖1為試塊的坡口加工形式；
[0024] 圖2a為焊接后試塊的俯視圖；
[0025] 圖2b為焊接后試塊的側(cè)視圖；
[0026] 其中，α為坡口角度，β為坡口面角度，b為根部間隙，p為鈍邊高度，R為根部半 徑，δ為工件厚度，21-焊縫。