现场里氏硬度计测量误差的影响因素分析

    随着火力发电机组参数的不断提高,发电所需蒸汽温度和压力相应提高,导致设备、部件的工作条件日趋恶化,因此对于耐高温、高压金属材料的各项力学性能指标要求逐渐提高。由于现场条件的限制,不能通过具体试验手段对一些重要部件进行各项性能指标测试,往往只能通过测量其硬度值来间接反映相应的性能指标信息,因此硬度值测量的准确性至关重要。

    测量硬度有多种方法,里氏硬度计测量因其具有易携带、测量范围宽、操作方便等优点,成为现场金属部件硬度测量的首选方法。因现场环境比较复杂,硬度测量存在许多不确定因素,如何消除、降低其对测量准确度的影响成为一个重要的话题。以下结合现场里氏硬度测量的一些经验,分析硬度测量误差的影响因素及预防措施。

    1　里氏硬度计测量原理

    里氏硬度计测量的概念由瑞士Dr.DietmarLeeb提出,其测量方法是一种动态硬度试验法,用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度冲击试件表面,用冲头在距试件表面1 mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度值。计算公式如下:

式中:HL为里氏硬度;Vb为冲击体回弹速度;Va为冲击体冲击速度。

    2　里氏硬度计测量误差的影响因素

    2.1　试件表面粗糙度

    利用里氏硬度计进行硬度测量时,试件表面粗糙度是否达到标准要求非常重要。被测试件表面粗糙度大,表面的凹凸不平非常显著,当冲头落在试件表面时,使凸起的部分产生变形,吸收了冲头的冲击能量,从而降低冲头回弹速度,使得测量值偏小。另外,由于凹凸表面的不规则性,使冲头落下时能量的消耗不定,因此各次试验数据的分散度变大。GB/T 17394-1998《金属里氏硬度试验方法》第5.3条规定,试件的试验面最好是平面,试验面应具有金属光泽,不应有氧化皮及其他污物。对于那些曲率半径小的试件,应尽量打磨出一个平面,并选择合适的支撑环,试件表面粗糙度应符合表1的规定。

    在现场实际操作中,往往由于操作人员的原因,只简单打磨一个平面就进行测量,而不考虑表面粗糙度是否达到了要求,或者在试件表面有油污的情况下进行测量,从而降低了测量的准确度。

    2.2　测量点的间距

    现场对试件进行测量时,都会在试件表面形成压痕,每个压痕形成后,在压痕周围均会形成相应的变形硬化区,从而使该区域的硬度值增加,因此每个压痕中心之间必须满足一定的距离。当压痕距试件边缘过近时,会使压痕靠近边缘部分产生变形,进而影响测量准确性。因此,每次测量时,测量点之间都应该间隔一定的距离,并尽可能的远离试件边缘区域。GB/T 17394-1998《金属里氏硬度试验方法》第7.7条规定了任意两压痕中心之间距离及任一压痕中心距试件边缘距离的要求,见表2。从现场操作来看,操作人员往往会忽视这一点,在一个很小的区域内多次测量,测量点之间距离过小,增大了测量误差。