专利名称：20号钢的珠光体球化等级的现场检测方法
技术领域：
本发明涉及一种珠光体球化等级的评定方法，特别是一种20号钢的珠光体球化等级的现场检测方法。
背景技术：
20号钢是优质碳素结构钢，可以用于制造使用温度不超过450°C的锅炉过热器、 锅炉水冷壁管以及焦炭塔塔体等，在电力、石化领域应用广泛。然而20号钢在高温长期使用过程中，其组织中的珠光体会发生球化现象，就是珠光体的渗碳体(碳化物)形态由最初的层片状逐渐转变成球状，材料的力学性能也随之下降。球化现象实质是一个扩散过程，同时也是材质老化过程。20号钢的珠光体球化特征分为5级，分别对应未球化(1级)、倾向性球化(2级)、 轻度球化(3级)、中度球化(4级)、完全球化(5级)。通过对20号钢的珠光体球化程度进行评级是一种比较可靠且目前较通用的寿命评估方法(中华人民共和国电力行业标准，DL/ T 674- 1999，火电厂用20号钢珠光体球化评级标准)。传统的20号钢珠光体评级方法需要在工作部件上切取金相试样，然后经过180、320、400、500、600号水砂纸依次粗磨，然后以01、 02、03号金相砂纸精磨或用金相精磨机磨制，然后通过机械抛光和浸蚀的方法获得金相观测试样，然后通过金相显微镜对照相关金相图谱进行比对，确定工件的珠光体球化等级。或者通过现场金相复膜的方法获得工件的金相组织状态，然后通过金相显微镜对照相关金相图谱进行比对并最终确定工件的珠光体球化等级。第一种方法的缺点在于检测的同时也对工作部件造成了破坏，而且整个检测工序非常繁琐，对操作者知识水平和经验要求较高。第二种方法虽然不致于破坏被测工件，但是也同样存在检测工序繁琐，对操作者知识水平和经验要求较高的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服20号钢传统的珠光体球化等级检测方法的上述各种缺点，提供一种20号钢的珠光体球化等级的现场检测方法，解决了传统的金相法造成工作部件破坏、检测工序繁琐，对操作者知识水平和经验要求较高等问题。本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种20号钢的珠光体球化等级的现场检测方法，其特征在于，通过里氏硬度计测试钢件的布氏硬度来确定钢件的珠光体球化等级。实现本发明目的另一技术方案是，一种20号钢的珠光体球化等级的现场检测方法，其特征在于，包括如下步骤
①选取被测钢件，用机械方法去除被测钢件表面的高温防锈漆、表面氧化层和脱碳层， 同时对被测钢件喷水；
②将去除高温防锈漆、表面氧化层和脱碳层的被测钢件采用角磨机分别用水砂纸和金相砂纸对被测钢件表面依次进行磨抛，使被测钢件表面粗糙度Ra < 1. 6 μ m，在对被测钢件进行磨抛的过程中同时对被测钢件喷水；
③对磨抛后的被测钢件采用里氏硬度计对准抛光表面向下推动加载套，同时将冲击装置支撑环紧压在试样表面，冲击方向与抛光表面垂直，然后平稳地按动冲击装置释放钮，对钢件的同一部位依次进行20-40次的硬度测试，任意两次压痕中心之间距离大于3mm，任一压痕中心距试样边缘距离大于5mm，，分别获得硬度值χ ⑴、X ⑵、X ⑶......χ (η)，兵 n=Z(J-4(J ；
④对硬度值进行数据处理，获得被测钢件的球化等级。所述对硬度值进行数据处理，是对多次测量获得的硬度值进行排序:
χω……<χ(η)，然后计算顺序统计量的平均值 和标准差s，确定最大残差
= r. .Λ-... ^i),计算J^f~2)，其中 α 为显著度水
平，一般为0. 05，而^‘^丨表示自由度为Π-2，并且显著度水平为α /2η的t分布的临界值，
比较和G · s的大�。绻�>G · s则剔除对应的硬度值，然后重复上述过程剔除
可疑值，直到G *s，输出所有剩下硬度值的平均值，如果丨《_|彡G-S则直接输出所有硬度值的平均值，将剩下的硬度平均值代入公式y= 0. 005481x2 -1. 571x +113. 6中去， 即获得被测样品的球化等级，整个数据处理过程通过计算机程序完成。本发明工艺先进，方法简单，操作便利，检验效率高，成本低。现场选取被测钢件， 一般是处于容易超温超压位置的钢件，然后用机械方法完全去除被测表面的高温防锈漆、 表面氧化层和脱碳层，暴露金属内部的组织状态。此时应注意避免金属的过分去除，一般是待脱碳层完全去除后，即立刻停止机械磨制工作。采用角磨机分别换上不同型号的水砂纸依次粗磨，然后采用金相砂纸进行精磨，确保表面粗糙度Ra < 1.6 μ m。每次更换不同型号砂纸前应将磨制面清洗干净。整个机械磨制过程中应同时喷水，降低磨制面的温度，防止由于过高温度对磨制面的金相组织和硬度产生影响，不能客观反映真实的材料状态，影响最终的检测结果。在同一部位进行多次的硬度测试，同时保证任意两次压痕中心之间距离大于3mm和任一压痕中心距试样边缘距离大于5mm是为了防止每次测试结果受上一次测试结果的影响。本发明具有以下优点，具体体现在(1)现场检测，对工件破坏�。�(2)检测工序简单；(3)采用常用的里氏硬度计，使用设备简单；(4)对操作者的知识水平和经验要求较低； (5)检验效率高，成本低；(6)可以获得更精确的材料球化等级，球化级别可以确定到小数点后一位，而目前常用的方法只能确定到整数位；(7)数据分析过程全部采用计算机程序自动完成，分析效率大大提高。
图1为本发明的流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详述实施例1
在现场选取被测钢件，一般是处于容易超温超压位置的钢件，然后用角磨机配上砂轮磨片去除被测表面的高温防锈漆、表面氧化层和脱碳层，暴露金属内部的组织状态。待脱碳层完全去除后，立刻停止机械磨制工作。采用角磨机装上自沾式抛光盘，然后分别换上180、400、600号的水砂纸依次粗磨。然后换上01、02号金相砂纸进行精磨，确保表面粗糙度Ra<1.6ym。每次更换不同型号砂纸前应将磨制面清洗干净。整个机械磨制过程中应同时喷水，降低磨制面的温度，防止由于过高温度对磨制面的金相组织和硬度产生影响，不能客观反映真实的材料状态，影响最终的检测结果。然后采用里氏硬度计对准抛光表面向下推动加载套，同时将冲击装置支撑环紧压在试样表面，冲击方向与抛光表面垂直，然后平稳地按动冲击装置释放钮，在同一部位分别进行20-40次的硬度测试， 同时保证任意两次压痕中心之间距离>3mm和任一压痕中心距试样边缘距离>5mm，依次读取硬度值χ ⑴、X ⑵、X ⑶......χ (η) ，n=Z(J-4(Jo 对多次测量获得的硬度值进行排序确保
χω……<X(n)，然后计算顺序统计量的平均值i和标准差S，确定最大残差
权利要求
1.一种20号钢的珠光体球化等级的现场检测方法，其特征在于，通过里氏硬度计测试钢件的布氏硬度来确定钢件的珠光体球化等级。
2.—种20号钢的珠光体球化等级的现场检测方法，其特征在于，包括如下步骤①选取被测钢件，用机械方法去除被测钢件表面的高温防锈漆、表面氧化层和脱碳层， 同时对被测钢件喷水；②将去除高温防锈漆、表面氧化层和脱碳层的被测钢件采用角磨机分别用水砂纸和金相砂纸对被测钢件表面依次进行磨抛，使被测钢件表面粗糙度Ra < 1. 6 μ m，在对被测钢件进行磨抛的过程中同时对被测钢件喷水；③对磨抛后的被测钢件采用里氏硬度计对准抛光表面向下推动加载套，同时将冲击装置支撑环紧压在试样表面，冲击方向与抛光表面垂直，然后平稳地按动冲击装置释放钮，对钢件的同一部位依次进行20-40次的硬度测试，任意两次压痕中心之间距离大于3mm，任一压痕中心距试样边缘距离大于5mm，分别读取硬度值χ ⑴、X ⑵、X ⑶......χ (η) ，n=Z(J-4(J ；④对硬度值进行数据处理，获得被测钢件的球化等级。
3.根据权利要求2所述的20号钢的珠光体球化等级的现场检测方法，其特征在于所述对硬度值进行数据处理，是对多次测量获得的硬度值进行排序:
全文摘要
本发明公开了一种20号钢的珠光体球化等级的现场检测方法，解决了传统的金相法造成工作部件破坏、检测工序繁琐，对操作者知识水平和经验要求较高等问题。本发明先对被测钢件表面进行机械清除，接着进行机械磨抛，磨抛过程同时喷水，待表面粗糙度控制在Ra≤1.6μm，然后采用里氏硬度计对同一部位依次进行20-40次硬度测试，分别读取其布氏硬度值，对多次测试获得的布氏硬度值进行数据处理，获得20号钢件的珠光体球化等级，整个数据处理过程通过计算机程序完成。本发明具有对工件破坏小、检测工序简单、使用设备简单、对操作者的知识水平和经验要求低、检验效率高、自动化程度高、精确性更高、重复性好等优点。
文档编号G01N3/48GK102183430SQ20111005469
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者曹磊, 秦康生, 程宏辉, 黄新 申请人:扬州大学
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