硬度检测技术及其在电站锅炉检验中的应用研究

2019-03-04赵加星潘晴川

冶金与材料 2019年1期

赵加星，潘晴川，刘涛

（中国特种设备检测研究院，北京 100029）

所谓电站锅炉，通俗来讲就是电厂用来发电的锅炉，其一般具有比较大的容量，现在主力机组大多均为600 MW，目前较先进的是超超临界锅炉，容量可达1 000 MW。电站锅炉主要有两类：煤粉炉和循环流化床锅炉，这两类锅炉是目前电站所用的主要类型，流化床炉和煤粉炉的最大区别是液体和煤块粉状。

1 电站锅炉概述

1.1 结构类型

倒U型：该类型的锅炉与其他的锅炉相比较而言，其最大的特点就是锅炉的高度相对要低很多，这就使得操作人员对锅炉受热面进行布置的时候显得极为方便，但是它最大的缺点就是占地面积太大，主要是由于在对该类型锅炉结构进行组装的过程中，它的风机和除尘等设备均安装在地面所致。

塔型：该类型的锅炉类似于古塔，由于其笔直的结构，所以是没有转弯烟道的，这样就能够在很大程度上减少灰尘的进入，这在很大程度上可以起到保护锅炉受热面的作用。但是它也有致命的缺点，往往由于锅炉过于太高，就会使得工人对其进行维护、检修的工作变得有些困难。

箱型：该类型的锅炉设计最大的优点就是内部结构的密集紧凑，能够为整个锅炉节约较大的空间，但是结构密集紧凑也是其缺点，通常情况下，由于各个设备间的空间相对狭小，这样就会使得对其进行维护检修时极为的不方便。

1.2 循环方式

自然循环：其主要通过锅炉内部的蒸发系统来实现循环，且通常情况下，这些蒸发系统会有两种管道，一类是下降管，另一类的上升管。

辅助循环：该循环方式的蒸发系统中，不仅有下降管、上升管，而且还有一个循环泵，用于连接下降管和上升管。

直流锅炉：该循环系统中，是没有设定特别的管道来进行循环的，而是将其与内部的各级受热面形成良好的接触，让水在碰触受热面之后形成蒸汽，最终从锅炉内部输出。

复合循环：在直流锅炉汽水系统中增设循环泵，把直流锅炉与辅助循环二者结合起来。

2 硬度检测技术

2.1 概念

通常情况下，硬度是指当材料本身受到更强硬度物体的碰触之后，是否能够抵抗其嵌入内部的能力。并且在对材料本身进行硬度检测的过程中，由于材料本身的特点以及应用领域、应用环境等多方面的不同，对其进行硬度检测的时候也会使用不同的检测方法。一般涉及到布氏硬度、维氏硬度、洛氏硬度、显微维氏硬度等几种情况。

2.2 检测特点

首先，对材料进行硬度检测，是能够对材料的是否正确应用进行有效监督的，因为有些商家由于利益的驱使，往往会选用硬度不合格的材料对其产品进行组装。其次，硬度检测最大的优点在于，它还能够反映出材料的化学成分、内部组织结构以及在制造工艺等诸多方面的性能指标，这就能够帮助材料使用者选择更为适宜的材料。

3 硬度检测的作用

3.1 测验材料的抗拉强度

抗拉强度是指金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。一般情况下，当材料受到的最大拉应力相对比较小的时候，材料的变形会呈现出均匀变化的趋势，但是一旦这种拉应力超出了材料能够承受的最大力之后，材料就很快出现缩颈现象，也就是在材料的某一个集中区域发生变形，其他区域变形幅度相对较小。

3.2 判断材料的强度等级

因为在对材料应用的过程中，不同强度的材料其用途均会较大的区别，在进行相关的硬度检测之后，就可以帮助用户选择适宜自己的金属材料。

3.3 检验热处理效果

因为在材料使用的过程当中，无疑会受到锅炉内部热量的影响，因此对材料的热处理进行检验可以在很大程度上预防事故的发生。

3.4 了解材料的金相组织

金相即金相学，就是研究金属或合金内部结构的科学。在对金属的金相进行分析研究的过程当中，不仅会研究材料本身的内在变化，同时还会关注当材料在不同的气候条件、加工变形等外部因素的变化规律，这样就能够帮助材料在最为适宜的应用领域获得充分利用。

4 硬度检测在电站锅炉检验中的应用

4.1 在安装监督检验过程中的应用

在锅炉起停过程中，由于在锅炉内部会产生大量的热量，但是在汽包上下壁往往是有着不同的温度，这样就会形成一定的温度差，最终导致热应力的产生，尤其是高参数锅炉汽包壁很厚，汽包往往成为限制起动速度的主要部件，必须对汽包内外壁及上下壁温差进行测量并加强监督，故对锅炉进行适宜的硬度检测就可以随时监督汽包的状态。