CN102749257A - 钢蒸汽管道的硬度测量方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种钢蒸汽管道的硬度测量方法及系统，所述的方法包括：钢试样测量步骤和钢蒸汽管道测量步骤；其中，所述的钢蒸汽管道测量步骤包括：采用里氏硬度计在所述的钢蒸汽管道外壁上测量钢蒸汽管道的里氏硬度数据；获取所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据；根据所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据由所述的钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系生成对应的布氏硬度数据；将生成的对应的布氏硬度数据作为所述的钢蒸汽管道的硬度测量结果数据输出。通过测量钢试样生成钢试样的布氏硬度与里氏硬度的换算关系，解决了现有技术中在现场对新型钢进行硬度测量时结果精度低、误差大的问题。
Description
技术领域
本发明关于特种钢的测量技术，特别是关于特种钢蒸汽管道的硬度测量技术，具体的讲是钢蒸汽管道的硬度测量方法及系统。
背景技术
随着我国火力发电厂的飞速发展，新型耐热钢大量应用于大容量、高参数机组，P91等新型材料由于其良好的冲击韧性和高而稳定的抗高温蒸汽腐蚀性能越来越广泛的应用于温度高于566℃的主蒸汽管道、再热蒸汽管道及其旁路、高温联箱等高温部件。无论是进口的新型材料，还是国产的新型材料，其硬度值一般为如下两类：介于160～180HB之间；介于140～160HB之间，个别部件的硬度值甚至更低，同时还存在组织不合格的情况。而在电力行业新颁布的DL/T438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》中明确提出了P91材料的硬度不得低于180HB。但是在已经运行的P91管道和联箱中存在大量管道硬度偏低的现象，这给电力机组的长期稳定运行带来严重的安全隐患。
现有技术中在对管道和联箱进行测量时，常用的硬度测量方法有两种：(1)、用里氏硬度计对管道部件进行现场测量。里氏硬度测量是通过一定质量的冲击体，以一定速度冲击试样表面，用冲击头在距离试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算其硬度值。该种测量方法的特点是精度高，能够保证±0.8％。(2)、对管道部件进行解剖，在实验室中用布氏硬度法进行测量。布氏硬度测量是在一定的检测力的作用下，用压力与试样压痕面积的比值计算其硬度值。该种测量方法的特点是测量精度高、重复性好。
国内外相关标准中对超(超)临界机组的高温管道的硬度要求都是通过布氏硬度表示的，且由于大型金属部件无法进行解剖取样以测量到布氏硬度，因此现有技术中在现场对大型工件进行硬度测量时主要是应用里氏硬度方法进行测试，然后参考GB/T17394-1998《金属里氏硬度试验方法》的附表，或者里氏硬度计中固有的换算关系，对里氏硬度值进行换算，得出大型工件的布氏硬度值，最后根据国家或行业标准的要求，对布氏硬度值进行判断，得出当前大型工件是否合格的结论。由于GB/T17394-1998《金属里氏硬度试验方法》附表2明确规定所测量的对象为碳钢、低合金钢和铸钢，而诸如P91钢等新型的合金含量为为高合金钢，因此直接应用GB/T17394进行测量和换算会造成很大的误差，导致部分工件实际硬度值合格但被判断为不合格，而对于该类产品进行更换改造，造成了极大的材料浪费。
发明内容
本发明实施例提供了一种钢蒸汽管道的硬度测量方法及系统，通过测量钢试样生成钢试样的布氏硬度与里氏硬度的换算关系，解决了现有技术中在现场对新型钢进行硬度测量时结果精度低、误差大的问题。
本发明的目的之一是，提供一种钢蒸汽管道的硬度测量方法，所述的方法包括：钢试样测量步骤和钢蒸汽管道测量步骤；其中，所述的钢试样测量步骤包括：采用布氏硬度计在钢试样上压出多个压痕，并测量每个压痕的布氏硬度数据；采用里氏硬度计在所述的每个压痕周围选取多个测量点，测量每个测量点的里氏硬度数据；获取所述的每个压痕的布氏硬度数据，并根据所述的每个压痕的布氏硬度数据生成所述钢试样的布氏硬度数据；获取所述的每个测量点的里氏硬度数据，并根据所述的每个测量点的里氏硬度数据生成所述钢试样的里氏硬度数据；建立并存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系；
所述的钢蒸汽管道测量步骤包括：采用里氏硬度计在所述的钢蒸汽管道外壁上测量钢蒸汽管道的里氏硬度数据；获取所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据；根据所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据由所述的钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系生成对应的布氏硬度数据；将生成的对应的布氏硬度数据作为所述的钢蒸汽管道的硬度测量结果数据输出。
本发明的目的之一是，提供一种钢蒸汽管道的硬度测量系统，所述的系统包括：布氏硬度计、里氏硬度计、硬度控制器，其中，所述的布氏硬度计，用于在钢试样上压出多个压痕，并测量每个压痕的布氏硬度数据；所述的里氏硬度计，用于在所述的钢试样的每个压痕周围选取多个测量点，测量每个测量点的里氏硬度数据，并在所述的钢蒸汽管道外壁上测量钢蒸汽管道的里氏硬度数据；所述的硬度控制器，包括：布氏硬度获取装置，用于获取所述的钢试样的每个压痕的布氏硬度数据；钢试样布氏硬度生成装置，用于根据所述的每个压痕的布氏硬度数据生成所述钢试样的布氏硬度数据；里氏硬度获取装置，用于获取所述的钢试样的每个测量点的里氏硬度数据；钢试样里氏硬度生成装置，用于根据所述的每个测量点的里氏硬度数据生成所述钢试样的里氏硬度数据；对应关系建立装置，用于建立并存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系；里氏硬度获取装置，还用于获取所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据；布氏硬度生成装置，用于根据所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据由所述的钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系生成对应的布氏硬度数据；测量结果输出装置，用于将生成的对应的布氏硬度数据作为所述的钢蒸汽管道的硬度测量结果数据输出。
本发明的有益效果在于，通过测量钢试样的布氏硬度和里氏硬度得出钢试样的布氏硬度与里氏硬度的换算关系，因而实现了在现场精确得到钢蒸汽管道的布氏硬度，硬度测量结果精度高，无误差，提高了根据布氏硬度值判断大型工件是否符合相关标准的准确性，避免了材料浪费，降低了生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种钢蒸汽管道的硬度测量方法的流程图；
图2为图1中的步骤S100的具体流程图；
图3为图2中的步骤S103和S104的具体流程图；
图4为图1中的步骤S200的具体流程图；
图5为图1中的步骤S200的另一种实施方式的流程图；
图6为本发明实施例提供的一种钢蒸汽管道的硬度测量系统的结构框图；
图7为图6中的钢试样布氏硬度生成装置302的结构框图；
图8为图6中的钢试样里氏硬度生成装置303的结构框图；
图9为图6中的钢试样里氏硬度生成装置303的工作流程图；
图10为根据本发明实施例提供的一种钢蒸汽管道的硬度测量系统生成的P91的布氏硬度与里氏硬度的对应表；
图11为根据本发明实施例提供的一种钢蒸汽管道的硬度测量系统生成的P91的布氏硬度与里氏硬度的对应曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种钢蒸汽管道的硬度测量方法的流程图，由图1可知，该方法包括如下步骤：
S100：钢试样测量步骤；
S200：钢蒸汽管道测量步骤；
其中，图2为图1中的步骤S100的具体流程图，由图2可知，步骤S100包括：
S101：采用布氏硬度计在钢试样上压出多个压痕，并测量每个压痕的布氏硬度数据。布氏硬度测量时，对布氏硬度计的球形压头施以一定的压力，将其压入被测物体表面，卸去载荷后被测物体将残留一个圆形压痕，压痕越大则材料的硬度越低，压痕越小，材料的硬度越高。硬度值用压力与压痕面积的壁纸来表征。该种测量方法的特点是测量精度高、重复性好。用布氏硬度计测量钢试样的布氏硬度时，首先需用标准硬度块对布氏硬度计进行校准。校准后的布氏硬度计示值误差应不大于±2.5％(布氏硬度值的测量范围为125～225HBW)。
S102：采用里氏硬度计在所述的每个压痕周围选取多个测量点，测量每个测量点的里氏硬度数据；
S103：获取所述的每个压痕的布氏硬度数据，并根据所述的每个压痕的布氏硬度数据生成所述钢试样的布氏硬度数据；
S104：获取所述的每个测量点的里氏硬度数据，并根据所述的每个测量点的里氏硬度数据生成所述钢试样的里氏硬度数据；
S105：建立并存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系。
图3是图2中的步骤S103、S104的具体流程图，由图3可知，步骤S103具体包括：
S1031：获取所述的每个压痕的布氏硬度数据；
S1032：对所述的布氏硬度数据求平均值；
S1033：将所述的平均值作为所述的钢试样的布氏硬度数据。
在该步骤S101中，测量多个压痕的布氏硬度数据，步骤S103求多个布氏硬度数据的平均值，将所述的平均值作为所述的钢试样的布氏硬度数据，是为了防止在测量过程中单次测量出现错误，降低了测量过程中的误差。
步骤S104具体包括：
S1041：获取所述的钢试样的每个测量点的里氏硬度数据；
S1042：对所述的里氏硬度数据求平均值；
S1043：将所述的平均值作为所述的钢试样的里氏硬度数据。
在该步骤S102中，在每个压痕周围选取多个测量点，测量每个测量点的里氏硬度数据，步骤S104求多个里氏硬度数据的平均值，将所述的平均值作为所述的钢试样的里氏硬度数据，是为了防止在测量过程中单次测量出现错误，降低了测量过程中的误差。
图9是图2中的步骤S104的工作流程图，由图9可知，步骤S104具体包括：
S1041：从钢试样的多个压痕中找出一个压痕作为欲测量压痕；
S1042：从所述的欲测量压痕周围选取一个测量点；
S1043：测量该点的里氏硬度。测量里氏硬度时，用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度冲击试样表面，用冲头在距离试验表面1mm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-里氏硬度
vR-冲击体回弹速度：
vA-冲击体冲击弹速度；
用里氏硬度计测量硬度时，需要首先用标准硬度块对里氏硬度计进行校准。校准后的里氏硬度计示值误差应不大于±12HLD，示值重复性应不大于12HLD。
用校正后的里氏硬度计进行测量时，按照如下方式进行：
a)向下推动加载套或用其他方式锁住冲击体；
b)将中击装置支撑环紧压在试样表面上，冲击方向应与试验面垂直；
c)平稳地按动冲击装置释放按钮；
d)读取里氏硬度示值。
测量时，冲击装置尽可能垂直向下。该种测量方法的特点是精度高，能够保证±0.8％。
S1044：判断当前测量的测量点是否为欲测量压痕的最后一个测量点，当判断为否时，返回执行步骤S1042，否则，执行步骤S1045；
S1045：求多个测量点的里氏硬度的平均值，得到该欲测量压痕的里氏硬度数据；
S1046：判断当前测量的欲测量压痕是否为最后一个压痕，当判断为否时，返回执行步骤S1041，否则，执行步骤S1047；
S1047：求多个压痕的里氏硬度的平均值，得到该钢试样的里氏硬度。
在步骤S104中，测量多个压痕中每个压痕的多个测量点里氏硬度，然后求多个压痕的里氏硬度的平均值，是为了防止在测量过程中单次测量出现错误，降低了测量过程中的误差。
测量钢试样的布氏硬度和里氏硬度时，还包括：选取不同硬度的钢试样。即可以选取一组不同硬度的钢试样，然后按照上述的步骤S101、S102、S103、S104进行钢试样的硬度测试，得到一组布氏硬度和里氏硬度的数据，然后执行步骤S105。步骤S105中，建立并存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系。即根据获取的一组不同硬度的钢试样的布氏硬度和里氏硬度数据建立钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系，其中的对应关系包括：钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应曲线、钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应表格和钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应函数。该步骤可通过计算机的相关软件诸如Origin进行，也可通过其他方式进行，此处不再赘述。
此外，测量钢试样的硬度时，还包括：调整钢试样试验面，保持所述的钢试样试验面与支承平台平行。也可将钢试样与支承平台耦合，测量时的冲击方向垂直于钢试样与支承平台的耦合面。
图4为本发明实施例的图1中的步骤S200的具体流程图，由图4可知，步骤S200具体包括：
S201：采用里氏硬度计在所述的钢蒸汽管道外壁上测量钢蒸汽管道的里氏硬度数据；
S202：获取所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据；
S203；根据所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据由所述的钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系生成对应的布氏硬度数据；
S204：将生成的对应的布氏硬度数据作为所述的钢蒸汽管道的硬度测量结果数据输出。
图5为图1中的步骤S200的另一种实施方式的流程图，由图5可知，该步骤包括：
S201：采用里氏硬度计在所述的钢蒸汽管道外壁上选取多个测量点，测量每个测量点的里氏硬度数据；
S202：获取所述的钢蒸汽管道的每个测量点的里氏硬度数据；
S203：对所述的里氏硬度数据求平均值；
S204：将所述的平均值作为所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据；
S205：根据所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据由所述的钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系生成对应的布氏硬度数据；
S206：将生成的对应的布氏硬度数据作为所述的钢蒸汽管道的硬度测量结果数据输出。
在上述步骤中，测量钢蒸汽管道的多个测量点里氏硬度，然后求多个测量点的里氏硬度的平均值，是为了防止在测量过程中单次测量出现错误，降低了测量过程中的误差。
图6为本发明实施例提供的一种钢蒸汽管道的硬度测量系统的结构框图，由图6可知，该系统包括：布氏硬度计100、里氏硬度计200、硬度控制器300，
其中，所述的布氏硬度计100，用于在钢试样上压出多个压痕，并测量每个压痕的布氏硬度数据。布氏硬度测量时，对布氏硬度计的球形压头施以一定的压力，将其压入被测物体表面，卸去载荷后被测物体将残留一个圆形压痕，压痕越大则材料的硬度越低，压痕越小，材料的硬度越高。硬度值用压力与压痕面积的壁纸来表征。该种测量方法的特点是测量精度高、重复性好。用布氏硬度计测量钢试样的布氏硬度时，首先需用标准硬度块对布氏硬度计进行校准。校准后的布氏硬度计示值误差应不大于±2.5％(布氏硬度值的测量范围为125～225HBW)。
所述的里氏硬度计200，用于在所述的钢试样的每个压痕周围选取多个测量点，测量每个测量点的里氏硬度数据，并在所述的钢蒸汽管道外壁上测量钢蒸汽管道的里氏硬度数据。
所述的硬度控制器300，包括：
布氏硬度获取装置301，用于获取所述的钢试样的每个压痕的布氏硬度数据；
钢试样布氏硬度生成装置302，用于根据所述的每个压痕的布氏硬度数据生成所述钢试样的布氏硬度数据；
里氏硬度获取装置303，用于获取所述的钢试样的每个测量点的里氏硬度数据；
钢试样里氏硬度生成装置304，用于根据所述的每个测量点的里氏硬度数据生成所述钢试样的里氏硬度数据；
对应关系建立装置305，用于建立并存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系；
里氏硬度获取装置306，还用于获取所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据；
布氏硬度生成装置307，用于根据所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据由所述的钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系生成对应的布氏硬度数据；
测量结果输出装置308，用于将生成的对应的布氏硬度数据作为所述的钢蒸汽管道的硬度测量结果数据输出。
图7是图6中的钢试样布氏硬度生成装置302的结构框图，由图7可知，钢试样布氏硬度生成装置302具体包括：
布氏硬度平均装置3021，用于对所述的布氏硬度数据求平均值；
布氏硬度数据生成装置3022，用于将所述的平均值作为所述的钢试样的布氏硬度数据。
在钢试样布氏硬度生成装置302中，测量多个压痕的布氏硬度数据，求多个布氏硬度数据的平均值，将所述的平均值作为所述的钢试样的布氏硬度数据，是为了防止在测量过程中单次测量出现错误，降低了测量过程中的误差。
图8是图6中的钢试样里氏硬度生成装置304的结构框图，由图8可知，钢试样里氏硬度生成装置304包括：
里氏硬度平均装置3041，用于对所述的里氏硬度数据求平均值；
里氏硬度数据生成装置3042，用于将所述的平均值作为所述的钢试样的里氏硬度数据。
在钢试样里氏硬度生成装置304中，在每个压痕周围选取多个测量点，测量每个测量点的里氏硬度数据，求多个里氏硬度数据的平均值，将所述的平均值作为所述的钢试样的里氏硬度数据，是为了防止在测量过程中单次测量出现错误，降低了测量过程中的误差。
图9是图6中的钢试样里氏硬度生成装置304的工作流程图，由图9可知，该流程包括：
S1041：从钢试样的多个压痕中找出一个压痕作为欲测量压痕；
S1042：从所述的欲测量压痕周围选取一个测量点；
S1043：测量该点的里氏硬度。测量里氏硬度时，用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度冲击试样表面，用冲头在距离试验表面1mm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-里氏硬度
vR-冲击体回弹速度：
vA-冲击体冲击弹速度；
用里氏硬度计测量硬度时，需要首先用标准硬度块对里氏硬度计进行校准。校准后的里氏硬度计示值误差应不大于±12HLD，示值重复性应不大于12HLD。
用校正后的里氏硬度计进行测量时，按照如下方式进行：
e)向下推动加载套或用其他方式锁住冲击体；
f)将冲击装置支撑环紧压在试样表面上，冲击方向应与试验面垂直；
g)平稳地按动冲击装置释放按钮；
h)读取里氏硬度示值。
测量时，冲击装置尽可能垂直向下。该种测量方法的特点是精度高，能够保证±0.8％。
S1044：判断当前测量的测量点是否为欲测量压痕的最后一个测量点，当判断为否时，返回执行步骤S1042，否则，执行步骤S1045；
S1045：求多个测量点的里氏硬度的平均值，得到该欲测量压痕的里氏硬度数据；
S1046：判断当前测量的欲测量压痕是否为最后一个压痕，当判断为否时，返回执行步骤S1041，否则，执行步骤S1047；
S1047：求多个压痕的里氏硬度的平均值，得到该钢试样的里氏硬度。
在钢试样里氏硬度生成装置304中，测量多个压痕中每个压痕的多个测量点里氏硬度，然后求多个压痕的里氏硬度的平均值，是为了防止在测量过程中单次测量出现错误，降低了测量过程中的误差。
测量钢试样的布氏硬度和里氏硬度时，还包括：选取不同硬度的钢试样。即可以选取一组不同硬度的钢试样，然后进行钢试样的硬度测试，得到一组布氏硬度和里氏硬度的数据，然后执行对应关系建立装置。在对应关系建立装置中，建立并存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系。即根据获取的一组不同硬度的钢试样的布氏硬度和里氏硬度数据建立钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系，其中的对应关系建立装置包括：
曲线建立装置，用于建立所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应曲线；
曲线存储装置，用于存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应曲线。
也可包括：
表格建立装置，用于建立所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应表格；
表格存储装置，用于存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应表格。
还可为：
函数建立装置，用于建立所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应函数；
函数存储装置，用于存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应函数。
对应关系建立装置可通过计算机的相关软件诸如Origin进行，也可通过其他方式进行，此处不再赘述。
此外，测量钢试样的硬度时，还包括：调整钢试样试验面，保持所述的钢试样试验面与支承平台平行。也可将钢试样与支承平台耦合，测量时的冲击方向垂直于钢试样与支承平台的耦合面。
此外，里氏硬度计在测量钢蒸汽管道时，还用于在所述的钢蒸汽管道外壁上选取多个测量点，测量每个测量点的里氏硬度数据。此时，里氏硬度获取装置包括：获取装置，用于获取所述的钢蒸汽管道的每个测量点的里氏硬度数据；钢蒸汽管道里氏硬度生成装置，用于对所述的里氏硬度数据求平均值，将所述的平均值作为所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据。
在上述里氏硬度获取装置中，测量钢蒸汽管道的多个测量点里氏硬度，然后求多个测量点的里氏硬度的平均值，是为了防止在测量过程中单次测量出现错误，降低了测量过程中的误差。
下面结合具体的实施例介绍本发明提供的一种钢蒸汽管道的硬度测量方法及系统。以P91钢的蒸汽管道为例进行说明。
首先，选取硬度在140～215HBW范围内的P91钢试样38块，试样厚度均为30mm，表面打磨平整光滑，应具有金属光泽，不应有氧化皮及其他污物，表面粗糙度Ra≤1.6μm。在制备试样表面过程中，应尽量避免由于受热、冷加工等对试样表面硬度的影响。试样必须有足够的质量及刚性以及保证在冲击过程中不产生位移或弹动，对于具有表面硬化层的试样，硬化层深度应≥0.8mm。对于凹、凸圆柱面及球面试样，其表面曲率半径应≥30mm，对于表面为曲面的试样，应使用适当的支撑环，以保证冲头冲击瞬间位置差在±0.5mm之内。试样不应带有磁性。试样的质量应符合表1规定。
表1
| 试样固定方式 | 稳定放置 | 固定或夹持 | 需耦合 |
| 试样质量(Kg) | ＞5 | 2～5 | 0.05～2 |
其次，使用标准硬度块对里氏硬度计和布氏硬度计进行检验，里氏硬度计示值误差为5HLD，示值重复性为9HLD，布氏硬度计示值误差为1％。
对于需要耦合的试样，试验面应与支撑台面平行，试样背面和支撑台面必须平坦光滑，在耦合的面上涂以适量的耦合剂，使试样与支撑台在垂直耦合面的方向上成为承受压力的刚性整体。然后用检定合格的里氏硬度计和布氏硬度计分别在同一试样上进行试验，冲击方向垂直于耦合平面。对于大面积板材、长杆、弯曲件等试样，在试验时应予适当的支撑及固定以保证冲击时不产生位移及弹动。任意两压痕中心之间距离应≥3mm；任一压痕中心距试样边缘距离应≥5mm。里氏硬度计不应在强烈震动、严重粉尘、腐蚀性气体或磁场的场合使用。
对于每一个P91钢试样，用布氏硬度计在P91钢试样上测量3个压痕的布氏硬度数据；求所述的3个压痕的布氏硬度数据的平均值，得到P91钢试样的布氏硬度数据。用里氏硬度计在P91钢试样上测量每个压痕周围的5点的里氏硬度数据，求5点的里氏硬度数据的平均值，得到该压痕的里氏硬度数据，求3个压痕的里氏硬度数据的平均值，得到P91钢试样的里氏硬度数据。如：用校准的布氏硬度计(压头Φ10mm)在一P91钢试样上测定三点布氏硬度分别为156HBW、157HBW、158HBW，则其布氏硬度平均值为157HBW，再用校准的里氏硬度计在该钢试样上的三个压痕周围各测定五点里氏硬度，里氏硬度的平均值为421HLD，这样就得到了布氏硬度值157HB应该对应里氏硬度值421HLD。如此，共获得38组对应数据，通过计算机软件Origin拟合出布氏-里氏硬度对应关系曲线、换算函数和换算表。在该实施方式中，根据上述的38组数据得到的换算表格如图8所示，换算曲线如图9所示，换算公式如下：
y＝Ax2+Bx+k
其中：k＝117.1
B＝-0.0038
A＝2.537
图8的表格中仅记录了布氏硬度从150到205数据与里氏数据的对比，图9的换算曲线也仅记录了部分曲线，其他硬度范围的曲线、表格与此类似，此处不再赘述。
如此，在测量P91钢蒸汽管道的硬度时，首先用里氏硬度计测量P91钢蒸汽管道，得到P91蒸汽管道的里氏硬度值，然后根据所述的布氏硬度与里氏硬度的换算关系、所述的里氏硬度值，得出P91钢蒸汽管道的布氏硬度值。如此，则可适应国内外有关标准中对超超临界机组的高温管道用新型铁素体耐热钢的硬度要求均为布氏硬度值的要求，判断被测量的P91蒸汽管道的布氏硬度值是否符合诸如电力行业新颁布的DL/T438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》中规定的材料的硬度不得低于180HB的要求以及其他的规程。对于已经运行的P91管道和联箱中低硬度的管道，可根据相关规程要求进行更换改造，降低了机组长期稳定运行的安全隐患。
综上所述，本发明实施例提供的一种钢蒸汽管道的硬度测量方法及系统，通过测量钢试样的布氏硬度和里氏硬度得出钢的布氏硬度与里氏硬度的换算关系，因而实现了在现场精确测量钢蒸汽管道的布氏硬度，硬度测量结果精度高，无误差，提高了根据布氏硬度值判断大型工件是否符合相关标准的准确性，避免了材料浪费，降低了生产成本。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (17)
1.一种钢蒸汽管道的硬度测量方法，其特征是，所述的方法包括：钢试样测量步骤和钢蒸汽管道测量步骤；其中，
所述的钢试样测量步骤包括：
采用布氏硬度计在钢试样上压出多个压痕，并测量每个压痕的布氏硬度数据；
采用里氏硬度计在所述的每个压痕周围选取多个测量点，测量每个测量点的里氏硬度数据；
获取所述的每个压痕的布氏硬度数据，并根据所述的每个压痕的布氏硬度数据生成所述钢试样的布氏硬度数据；
获取所述的每个测量点的里氏硬度数据，并根据所述的每个测量点的里氏硬度数据生成所述钢试样的里氏硬度数据；
建立并存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系；
所述的钢蒸汽管道测量步骤包括：
采用里氏硬度计在所述的钢蒸汽管道外壁上测量钢蒸汽管道的里氏硬度数据；
获取所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据；
根据所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据由所述的钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系生成对应的布氏硬度数据；
将生成的对应的布氏硬度数据作为所述的钢蒸汽管道的硬度测量结果数据输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，根据所述的每个压痕的布氏硬度数据生成所述钢试样的布氏硬度数据包括：
对所述的布氏硬度数据求平均值；
将所述的平均值作为所述的钢试样的布氏硬度数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，并根据所述的每个测量点的里氏硬度数据生成所述钢试样的里氏硬度数据包括：
对所述的里氏硬度数据求平均值；
将所述的平均值作为所述的钢试样的里氏硬度数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的建立并存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系包括：
建立并存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应曲线。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的建立并存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系包括：
建立并存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应表格。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的建立并存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系包括：
建立并存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应函数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的钢试样测量步骤还包括：选取不同硬度的钢试样。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的采用里氏硬度计在所述的钢蒸汽管道外壁上测量钢蒸汽管道的里氏硬度数据包括：
采用里氏硬度计在所述的钢蒸汽管道外壁上选取多个测量点，测量每个测量点的里氏硬度数据。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征是，获取所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据包括：
获取所述的钢蒸汽管道的每个测量点的里氏硬度数据；
对所述的里氏硬度数据求平均值；
将所述的平均值作为所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据。
10.一种钢蒸汽管道的硬度测量系统，其特征是，所述的系统包括：布氏硬度计、里氏硬度计、硬度控制器，其中，
所述的布氏硬度计，用于在钢试样上压出多个压痕，并测量每个压痕的布氏硬度数据；
所述的里氏硬度计，用于在所述的钢试样的每个压痕周围选取多个测量点，测量每个测量点的里氏硬度数据，并在所述的钢蒸汽管道外壁上测量钢蒸汽管道的里氏硬度数据；
所述的硬度控制器，包括：
布氏硬度获取装置，用于获取所述的钢试样的每个压痕的布氏硬度数据；
钢试样布氏硬度生成装置，用于根据所述的每个压痕的布氏硬度数据生成所述钢试样的布氏硬度数据；
里氏硬度获取装置，用于获取所述的钢试样的每个测量点的里氏硬度数据；
钢试样里氏硬度生成装置，用于根据所述的每个测量点的里氏硬度数据生成所述钢试样的里氏硬度数据；
对应关系建立装置，用于建立并存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系；
里氏硬度获取装置，还用于获取所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据；
布氏硬度生成装置，用于根据所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据由所述的钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应关系生成对应的布氏硬度数据；
测量结果输出装置，用于将生成的对应的布氏硬度数据作为所述的钢蒸汽管道的硬度测量结果数据输出。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征是，所述的钢试样布氏硬度生成装置包括：
布氏硬度平均装置，用于对所述的布氏硬度数据求平均值；
布氏硬度数据生成装置，用于将所述的平均值作为所述的钢试样的布氏硬度数据。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征是，所述的钢试样里氏硬度生成装置包括：
里氏硬度平均装置，用于对所述的里氏硬度数据求平均值；
里氏硬度数据生成装置，用于将所述的平均值作为所述的钢试样的里氏硬度数据。
13.根据权利要求10所述的系统，其特征是，所述的对应关系建立装置包括：
曲线建立装置，用于建立所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应曲线；
曲线存储装置，用于存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应曲线。
14.根据权利要求10所述的系统，其特征是，所述的对应关系建立装置包括：
表格建立装置，用于建立所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应表格；
表格存储装置，用于存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应表格。
15.根据权利要求10所述的系统，其特征是，所述的对应关系建立装置包括：
函数建立装置，用于建立所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应函数；
函数存储装置，用于存储所述钢试样的布氏硬度与里氏硬度的对应函数。
16.根据权利要求10所述的系统，其特征是，所述的里氏硬度计，还用于在所述的钢蒸汽管道外壁上选取多个测量点，测量每个测量点的里氏硬度数据。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征是，所述的里氏硬度获取装置包括：
获取装置，用于获取所述的钢蒸汽管道的每个测量点的里氏硬度数据；
钢蒸汽管道里氏硬度生成装置，用于对所述的里氏硬度数据求平均值，将所述的平均值作为所述的钢蒸汽管道的里氏硬度数据。
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