
硬度表示材料抵抗局部塑性變形、壓痕或劃痕的能力,是材料的一個綜合性能指標,表征著材料的彈性、塑性、形變強化、強度和韌性等。
硬度與抗拉強度存在著對應關系,有經驗公式可以換算。
在常用的標準中有HG/T 20581及NB/T 47008提到了硬度檢測。HG/T 20581 7.8要求,有抗應力腐蝕要求的碳鋼和低合金鋼應進行硬度檢測。而在NB/T 47008中,I級碳鋼鍛件檢驗項目只有硬度HBW,但II級及以上鍛件并不進行硬度檢測,而是需要拉伸和沖擊檢測,III、IV級還需超聲檢測。
在實踐中,有幾種情況,設計文件通常都會要求進行硬度檢測,主要包括:
一、有抗應力腐蝕要求的碳鋼和低合金鋼材料、焊縫都應進行硬度檢測。除了前面提到的HG/T 20581的7.8.2,還有一部專門關于“控制鋼制管道和設備焊縫硬度防止硫化物應力開裂"的技術規范——GB/T 27866。
應力腐蝕開裂紋,實質上一種裂紋的萌生、擴展、失效。而籠統地說,不管是從韌性還是金相組織看,在硬度高的材料中裂紋都是容易擴展的。所以可以通過控制材料、焊縫的硬度,來保證材料的抗應力腐蝕能力。
二、Cr-Mo鋼等焊接冷裂紋傾向是比較明顯的,而通過測定熱影響區硬度的是評定這種冷裂紋敏感性的簡便方法。所以,對于Cr、Mo含量較高的珠光體耐熱鋼等,通常都會在其焊接工藝評定中附加要求進行熱影響區的硬度檢測。
三、焊后熱處理規程GB/T 30583中沒有提到焊后熱處理的檢驗問題,但實踐中,通常會要求進行硬度和光譜檢測。焊縫是熱處理的重點,硬度及光譜檢測(檢測其組分及含量)也主要是針對焊縫。
一般,碳鋼焊縫的硬度需控制在HB 200以下,15CrMoR需在HB225以下。
熱處理的目的在于消除焊接殘余應力、軟化熱影響區、增加焊縫金屬的延展性、提高斷裂韌性和抗腐蝕性能等,所以控制其硬度的原因也是比較直觀的。
四、固容規TSG 21-2016在其“第8章 定期檢驗"中規定,對于有材質劣化傾向、有焊縫硬度要求的容器,在壓力容器的定期檢驗中應進行硬度檢測。
壓力容器使用過程中,由于壓力、溫度、介質等工況條件的影響,會出現脫碳現象。
脫碳會造成硬度下降。在用檢驗中,當懷疑有脫碳時,應對可疑部位進行硬度測定。壓力容器在高溫下長期使用后,有可能引起滲碳、滲氫、硫化、釩化及石墨化等現象,使材料的硬度改變。
在用壓力容器檢驗時,應選擇適當部位進行硬度測定。在應力腐蝕環境中使用的壓力容器,在制造或在用檢驗中應進行硬度檢測,以判定應力腐蝕傾向。