專利名稱：一種15CrMo鋼珠光體球化等級的現(xiàn)場檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及珠光體球化等級的評定領(lǐng)域，特別是一種用于15CrMo鋼的珠光體球化等級的現(xiàn)場檢測方法。
背景技術(shù)：
15CrMo鋼是一種鉻、鑰珠光體耐熱鋼，它是應(yīng)用于電力工業(yè)、石油化工等部門高溫條件下的重要材料。它不僅有很好的抗氧化性、熱強(qiáng)性，還有比較好的抗硫腐蝕和抗氫腐蝕性能。并且合金元素含量少，具有較好的工藝性能和物理性能，在500°C -550°C使用具有較高的熱強(qiáng)性能。當(dāng)使用溫度大于550°C，其熱強(qiáng)性能顯著降低。通常15CrMo鋼主要用于蒸汽參數(shù)為510°C的高中壓管道、導(dǎo)汽管，管壁溫度為550°C的過熱器管等。15CrMo鋼正常供貨狀態(tài)的顯微組織為鐵素體加珠光體，在工作溫度500°C _550°C范圍長期運(yùn)行過程中，會產(chǎn)生珠光體的球化、合金元素在固溶體和碳化物間的再分配及碳化物相結(jié)構(gòu)的改變， 15CrMo鋼的熱強(qiáng)性能和力學(xué)性能隨著珠光體球化程度和固溶體中合金元素貧化程度的加大而逐漸降低，以致材質(zhì)漸趨劣化甚至失效。因此，長期以來15CrMo鋼組織中珠光體球化程度常被廣泛用于判定該類鋼使用可靠性的重要判據(jù)之一。15CrMo鋼的珠光體球化特征分為5級，分別對應(yīng)未球化(I級)、傾向性球化(2級)、輕度球化(3級)、中度球化(4級)、完全球化(5級)。通過對15CrMo鋼的珠光體球化程度進(jìn)行評級是一種比較可靠且目前較通用的壽命評估方法(中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，DL/T787-2001，火電廠用15 Cr Mo鋼珠光體球化評級標(biāo)準(zhǔn))。傳統(tǒng)的15CrMo鋼珠光體評級方法需要在工作部件上切取金相試樣，然后經(jīng)過180、320、400、500、600號水砂紙依次粗磨，然后以01、02、03號金相砂紙精磨或用金相精磨機(jī)磨制，然后通過機(jī)械拋光和浸蝕的方法獲得金相觀測試樣，然后通過金相顯微鏡對照相關(guān)金相圖譜進(jìn)行比對，確定工件的珠光體球化等級。或者通過現(xiàn)場金相復(fù)膜的方法獲得工件的金相組織狀態(tài)，然后通過金相顯微鏡對照相關(guān)金相圖譜進(jìn)行比對并最終確定工件的珠光體球化等級。第一種方法的缺點(diǎn)在于檢測的同時也對工作部件造成了破壞，而且整個檢測工序非常繁瑣，對操作者知識水平和經(jīng)驗(yàn)要求較高。第二種方法雖然不致于破壞被測工件，但是也同樣存在檢測工序繁瑣，對操作者知識水平和經(jīng)驗(yàn)要求較高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服15CrMo鋼傳統(tǒng)的珠光體球化等級檢測方法的上述各種缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種通過15CrMo鋼工件表面的布氏硬度來獲得材料珠光體球化等級狀態(tài)的檢測方法，解決了傳統(tǒng)的金相法進(jìn)行15CrMo鋼珠光體球化等級過程中造成工作部件破壞、檢測工序繁瑣，對操作者知識水平和經(jīng)驗(yàn)要求較高等問題。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的在現(xiàn)場選取被測鋼件，一般是處于容易超溫超壓位置的鋼件，然后用機(jī)械方法完全去除被測表面的高溫防銹漆、表面氧化層和脫碳層，暴露金屬內(nèi)部的組織狀態(tài)。此時應(yīng)注意避免金屬的過分去除，一般是待脫碳層完全去除后，即立刻停止機(jī)械磨制工作。采用角磨機(jī)分別換上不同型號的水砂紙依次粗磨，然后采用金相砂紙進(jìn)行精磨，確保表面粗糙度Ra^ 1.6um0每次更換不同型號砂紙前應(yīng)將磨制面清洗干凈。整個機(jī)械磨制過程中應(yīng)同時噴水，降低磨制面的溫度，防止由于過高溫度對磨制面的金相組織和硬度產(chǎn)生影響，不能客觀反映真實(shí)的材料狀態(tài)，影響最終的檢測結(jié)果。然后采用里氏硬度計對準(zhǔn)拋光表面向下推動加載套，同時將沖擊裝置支撐環(huán)緊壓在試樣表面，沖擊方向與拋光表面垂直，然后平穩(wěn)地按動沖擊裝置釋放鈕，讀取硬度值。在同一部位進(jìn)行多次的硬度測試，同時保證任意兩次壓痕中心之間距離> 3mm和任一壓痕中心距試樣邊緣距離> 5mm。防止每次測試結(jié)果受上一次測試結(jié)果的影響。本發(fā)明15CrMo鋼珠光體球化等級的現(xiàn)場檢測方法，具體步驟如下(I)對多次測量獲得的硬度值進(jìn)行排序確保X1 < X2 < X3...... ^xn, (2)然后、
根據(jù)測量次數(shù)n的大小來構(gòu)造統(tǒng)計量r，見表I。(3)由樣本容量n和選定的檢出水平a，一般a =0.05。根據(jù)表I確定臨界值r(n, a)。(4)當(dāng)r>r(n, a)時，相應(yīng)的XiS壞值，對其剔除。然后重復(fù)步驟(2)至步驟(4)重新檢查，樣本容量n也相應(yīng)逐次減小，直到?jīng)]有r>r(n，a)則直接輸出剩下硬度值的平均值，將硬度平均值代入公式y(tǒng) =
0.003984x2-1. 234x+96. 58中去，即獲得被測樣品的球化等級，整個數(shù)據(jù)處理過程通過計算機(jī)程序完成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為(I)現(xiàn)場檢測,對工件破壞??；(2)檢測工序簡單；(3)采用常用的里氏硬度計，使用設(shè)備簡單；(4)對操作者的知識水平和經(jīng)驗(yàn)要求較低；(5)檢驗(yàn)效率高，成本低；(6)可以獲得更精確的材料球化等級，球化級別可以確定到小數(shù)點(diǎn)后一位，而目前常用的方法只能確定到整數(shù)位；(7)數(shù)據(jù)分析過程全部采用計算機(jī)程序自動完成，分析效率大大提高。


圖I為本發(fā)明流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖I對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述如圖I所示，在現(xiàn)場選取被測鋼件，一般是處于容易超溫超壓位置的鋼件，然后用角磨機(jī)配上砂輪磨片去除被測表面的高溫防銹漆、表面氧化層和脫碳層，暴露金屬內(nèi)部的組織狀態(tài)。待脫碳層完全去除后，即立刻停止機(jī)械磨制工作。采用角磨機(jī)裝上自沾式拋光盤，然后分別換上180、400、600號的水砂紙依次粗磨。然后換上01、02號金相砂紙進(jìn)行精磨，確保表面粗糙度RaS I. 6 Pm。每次更換不同型號砂紙前應(yīng)將磨制面清洗干凈。整個機(jī)械磨制過程中應(yīng)同時噴水，降低磨制面的溫度，防止由于過高溫度對磨制面的金相組織和硬度產(chǎn)生影響，不能客觀反映真實(shí)的材料狀態(tài)，影響最終的檢測結(jié)果。然后采用里氏硬度計對準(zhǔn)拋光表面向下推動加載套，同時將沖擊裝置支撐環(huán)緊壓在試樣表面，沖擊方向與拋光表面垂直，然后平穩(wěn)地按動沖擊裝置釋放鈕，讀取硬度值。在同一部位進(jìn)行20-40次的硬度測試，同時保證任意兩次壓痕中心之間距離> 3mm和任一壓痕中心距試樣邊緣距離> 5mm。
(I)對多次測量獲得的硬度值進(jìn)行排序確保X1 ^ x2 ^ X3...... ^xn, (2)然后根據(jù)測量
次數(shù)η的大小來構(gòu)造統(tǒng)計量r，見表I。(3)由樣本容量η和選定的檢出水平α，一般α =
O.05。根據(jù)表I確定臨界值r (η, α )。(4)當(dāng)r > r (η, α )時,相應(yīng)的Xi為壞值,對其剔除。然后重復(fù)步驟(2)至步驟(4)重新檢查，樣本容量η也相應(yīng)逐次減小，直到?jīng)]有r>r(n，α )則直接輸出剩下硬度值的平均值，將硬度平均值代入公式y(tǒng) = O. 003984x2-1. 234x+96. 58中去，即獲得被測樣品的球化等級，整個數(shù)據(jù)處理過程通過計算機(jī)程序完成。表I臨界值r (n, a)和r的計算公式
權(quán)利要求
1.一鐘15CrMo鋼珠光體球化等級的現(xiàn)場檢測方法，其特征在于通過材料的硬度值來確定材料的珠光體球化等級。
2.按照權(quán)利要求I所述的15CrMo鋼珠光體球化等級的現(xiàn)場檢測方法，其特征在于材料的硬度值是通過里氏硬度計測試獲得的布氏硬度來推算出材料的珠光體球化等級。
3.按照權(quán)利要求I所述的15CrMo鋼珠光體球化等級的現(xiàn)場檢測方法，其特征在于用機(jī)械方法完全去除被測表面的高溫防銹漆、表面氧化層和脫碳層。
4.按照權(quán)利要求I所述的15CrMo鋼珠光體球化等級的現(xiàn)場檢測方法，其特征在于采用水砂紙和金相砂紙對被測表面依次進(jìn)行磨拋，保證表面粗糙度Ra < I. 6 m。
5.按照權(quán)利要求I所述的15CrMo鋼珠光體球化等級的現(xiàn)場檢測方法，其特征在于對材料進(jìn)行磨拋的過程需同時噴水，避免溫度升高導(dǎo)致金相組織狀態(tài)發(fā)生改變。
6.按照權(quán)利要求I所述的15CrMo鋼珠光體球化等級的現(xiàn)場檢測方法，其特征在于在同一部位進(jìn)行2040次的硬度測試，同時保證任意兩次壓痕中心之間距離> 3mm和任一壓痕中心距試樣邊緣距離> 5mm。
7.按照權(quán)利要求I所述的15CrMo鋼珠光體球化等級的現(xiàn)場檢測方法，其特征在于，具體步驟如下 (I)對多次測量獲得的硬度值進(jìn)行排序確保X1彡X2彡X3......彡Xn, n = 20-40次；(2)根據(jù)測量次數(shù)n的大小來構(gòu)造統(tǒng)計量r ； (3)由樣本容量n和選定的檢出水平a，一般a = 0. 05,根據(jù)構(gòu)造統(tǒng)計量r確定臨界值r (n, a ) ; (4)當(dāng)r > r (n, a)時，相應(yīng)的xi為壞值，對其剔除；然后重復(fù)步驟⑵至步驟⑷重新檢查，樣本容量n也相應(yīng)逐次減小，直到?jīng)]有r(n，a)則直接輸出剩下硬度值的平均值，將硬度平均值代入公式y(tǒng) =.0.003984x2-1. 234x+96. 58中去，即獲得被測樣品的球化等級，整個數(shù)據(jù)處理過程通過計算機(jī)程序完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及珠光體球化等級的評定領(lǐng)域，特別是一種用于15CrMo鋼的珠光體球化等級的現(xiàn)場檢測方法，解決了傳統(tǒng)的金相法進(jìn)行15CrMo鋼珠光體球化等級過程中造成工作部件破壞、檢測工序繁瑣，對操作者知識水平和經(jīng)驗(yàn)要求較高等問題。先對被測工件表面進(jìn)行機(jī)械清除，然后進(jìn)行機(jī)械磨拋，磨拋過程同時噴水，待表面粗糙度控制在Ra≤1.6μm，然后采用里氏硬度計對同一部位進(jìn)行多次硬度測試，讀取其布氏硬度值，對多次測試獲得的布氏硬度值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理直接輸出15CrMo鋼的珠光體球化等級。整個數(shù)據(jù)處理過程通過計算機(jī)程序完成。本發(fā)明具有對工件破壞小、檢測工序簡單、使用設(shè)備簡單、對操作者的知識水平和經(jīng)驗(yàn)要求低、檢驗(yàn)效率高、自動化程度高、精確性更高、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N3/48GK102721620SQ201110109860
公開日2012年10月10日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者潘柏定, 潘金平, 祝新偉, 程宏輝 申請人:嘉興市特種設(shè)備檢測院