硬度檢測技術及其在電站鍋爐檢驗中的應用研究

趙加星，潘晴川，劉 濤

（中國特種設備檢測研究院，北京 100029）

所謂電站鍋爐，通俗來講就是電廠用來發電的鍋爐，其一般具有比較大的容量，現在主力機組大多均為600 MW，目前較先進的是超超臨界鍋爐，容量可達1 000 MW。電站鍋爐主要有兩類：煤粉爐和循環流化床鍋爐，這兩類鍋爐是目前電站所用的主要類型，流化床爐和煤粉爐的最大區別是液體和煤塊粉狀。

1 電站鍋爐概述

1.1 結構類型

倒U型：該類型的鍋爐與其他的鍋爐相比較而言，其最大的特點就是鍋爐的高度相對要低很多，這就使得操作人員對鍋爐受熱面進行布置的時候顯得極為方便，但是它最大的缺點就是占地面積太大，主要是由于在對該類型鍋爐結構進行組裝的過程中，它的風機和除塵等設備均安裝在地面所致。

塔型：該類型的鍋爐類似于古塔，由于其筆直的結構，所以是沒有轉彎煙道的，這樣就能夠在很大程度上減少灰塵的進入，這在很大程度上可以起到保護鍋爐受熱面的作用。但是它也有致命的缺點，往往由于鍋爐過于太高，就會使得工人對其進行維護、檢修的工作變得有些困難。

箱型：該類型的鍋爐設計最大的優點就是內部結構的密集緊湊，能夠為整個鍋爐節約較大的空間，但是結構密集緊湊也是其缺點，通常情況下，由于各個設備間的空間相對狹小，這樣就會使得對其進行維護檢修時極為的不方便。

1.2 循環方式

自然循環：其主要通過鍋爐內部的蒸發系統來實現循環，且通常情況下，這些蒸發系統會有兩種管道，一類是下降管，另一類的上升管。

輔助循環：該循環方式的蒸發系統中，不僅有下降管、上升管，而且還有一個循環泵，用于連接下降管和上升管。

直流鍋爐：該循環系統中，是沒有設定特別的管道來進行循環的，而是將其與內部的各級受熱面形成良好的接觸，讓水在碰觸受熱面之后形成蒸汽，最終從鍋爐內部輸出。

復合循環：在直流鍋爐汽水系統中增設循環泵，把直流鍋爐與輔助循環二者結合起來。

2 硬度檢測技術

2.1 概 念

通常情況下，硬度是指當材料本身受到更強硬度物體的碰觸之后，是否能夠抵抗其嵌入內部的能力。并且在對材料本身進行硬度檢測的過程中，由于材料本身的特點以及應用領域、應用環境等多方面的不同，對其進行硬度檢測的時候也會使用不同的檢測方法。一般涉及到布氏硬度、維氏硬度、洛氏硬度、顯微維氏硬度等幾種情況。

2.2 檢測特點

首先，對材料進行硬度檢測，是能夠對材料的是否正確應用進行有效監督的，因為有些商家由于利益的驅使，往往會選用硬度不合格的材料對其產品進行組裝。其次，硬度檢測最大的優點在于，它還能夠反映出材料的化學成分、內部組織結構以及在制造工藝等諸多方面 的性能指標，這就能夠幫助材料使用者選擇更為適宜的材料。

3 硬度檢測的作用

3.1 測驗材料的抗拉強度

抗拉強度是指金屬由均勻塑性變形向局部集中塑性變形過渡的臨界值，也是金屬在靜拉伸條件下的最大承載能力。一般情況下，當材料受到的最大拉應力相對比較小的時候，材料的變形會呈現出均勻變化的趨勢，但是一旦這種拉應力超出了材料能夠承受的最大力之后，材料就很快出現縮頸現象，也就是在材料的某一個集中區域發生變形，其他區域變形幅度相對較小。

3.2 判斷材料的強度等級

因為在對材料應用的過程中，不同強度的材料其用途均會較大的區別，在進行相關的硬度檢測之后，就可以幫助用戶選擇適宜自己的金屬材料。

3.3 檢驗熱處理效果

因為在材料使用的過程當中，無疑會受到鍋爐內部熱量的影響，因此對材料的熱處理進行檢驗可以在很大程度上預防事故的發生。

3.4 了解材料的金相組織

金相即金相學，就是研究金屬或合金內部結構的科學。在對金屬的金相進行分析研究的過程當中，不僅會研究材料本身的內在變化，同時還會關注當材料在不同的氣候條件、加工變形等外部因素的變化規律，這樣就能夠幫助材料在最為適宜的應用領域獲得充分利用。

4 硬度檢測在電站鍋爐檢驗中的應用

4.1 在安裝監督檢驗過程中的應用

在鍋爐起停過程中，由于在鍋爐內部會產生大量的熱量，但是在汽包上下壁往往是有著不同 的溫度，這樣就會形成一定的溫度差，最終導致熱應力的產生，尤其是高參數鍋爐汽包壁很厚，汽包往往成為限制起動速度的主要部件，必須對汽包內外壁及上下壁溫差進行測量并加強監督，故對鍋爐進行適宜的硬度檢測就可以隨時監督汽包的狀態。

4.2 在鍋爐定期檢驗過程中的應用

能幫助檢修人員對水冷壁的正常運行做出判斷，因為水冷壁在鍋爐內部的主要結構職能是將其運轉過程中產生的大量高溫氣焰、煙氣通過自身結構轉化為蒸汽和熱水，從而最終對鍋爐內部的溫度進行有效的控制。

5 結 語

當前我國電站鍋爐雖然發展的特別好，但是仍然要加強硬度檢驗等基礎性的維護檢修工程，并且要善于將其相應的科學技術進行有效的結合。