李雪鵬 徐學(xué)利

1.西安石油大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 （陜西 西安 710065）

2.寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司 檢測中心 （陜西 寶雞 721008）

焊縫接頭硬度檢驗(yàn)是管線鋼力學(xué)檢測的常見項(xiàng)目，API 44版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)壁厚大于6mm時(shí)，焊縫接頭硬度測量共計(jì)33點(diǎn)（表1），目前已在中緬、中貴等長輸管線檢驗(yàn)中廣泛執(zhí)行[1]。

表1 焊縫接頭硬度點(diǎn)數(shù)分布

同API 43硬度測量相比，API 44版中熱影響區(qū)檢測量大為增加（圖1）。標(biāo)準(zhǔn)推薦布氏和維氏硬度方法進(jìn)行檢驗(yàn)，因?yàn)榫S氏硬度在測量中精度更高，所以GB/T 4340“維氏法”更為適用。

1 維氏硬度檢驗(yàn)的意義

維氏硬度試驗(yàn)方法通常用于驗(yàn)證金相組織類別，鑒別熱處理工藝，間接推斷材料強(qiáng)度（標(biāo)準(zhǔn)并不推薦）。優(yōu)點(diǎn)是測量值精度高，缺點(diǎn)是試驗(yàn)條件要求高，要求拋光腐蝕，不易于高頻次采用。焊縫接頭使用維氏硬度測量的主要目的在于精確判別組織是否存在微觀硬塊。焊接冶金學(xué)認(rèn)為，接頭硬度是反映鋼材焊接性好壞的一個(gè)指標(biāo)，當(dāng)焊縫接頭發(fā)生硬化時(shí)，塑性和韌性就會變差進(jìn)而影響管道產(chǎn)品質(zhì)量。

2 焊縫硬度分度特點(diǎn)

螺旋埋弧焊焊縫接頭由焊道，熱影響區(qū)和母材組成。日常硬度檢驗(yàn)表明，各部分組織硬度數(shù)值上存在差異（圖2）。受焊接工藝影響，焊縫硬度高于母材和熱影響區(qū)。熱影響區(qū)硬度往往低于焊縫和母材，屬于焊接接頭中的薄弱區(qū)域。目前測量中，硬度驗(yàn)收指標(biāo)有上限無下限，高“限”低測值普遍出現(xiàn)[2]。

3 熱影響區(qū)的硬度測量討論

API 44版標(biāo)準(zhǔn)要求在熱影響區(qū)硬度檢驗(yàn)中（圖3），壓痕測量應(yīng)平行于厚度方向，距融合線距離大于0.5mm，GB 4340規(guī)定，壓痕間距應(yīng)不小于壓橫對角線長度的2.5倍 。若測量位置準(zhǔn)確，單點(diǎn)測量已能檢測熱影響區(qū)硬度水平。“三點(diǎn)”測量雖然增加數(shù)值的可靠性，但誤差也增加且降低在線檢驗(yàn)的時(shí)效性。與此同時(shí)，三點(diǎn)檢測對于接頭失效分析仍有“盲區(qū)”。以X70為例，常見三點(diǎn)壓痕測量寬度為2.4mm。而熱影響區(qū)寬度隨壁厚增加（表2），往往超出規(guī)定的的測量區(qū)間，且缺乏熔合線邊沿測量，需依照GB/T 2654規(guī)定，作延伸測量。

4 硬度的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

日常檢驗(yàn)中規(guī)定了接頭硬度的上限，材質(zhì)越高硬度上限越高。例如X70管線鋼，焊縫接頭硬度應(yīng)不大于 265HV10，X80不大于 280HV10， 允許 10 HV10內(nèi)偏離，驗(yàn)收指標(biāo)彈性。測準(zhǔn)往往比測多重要，過多檢驗(yàn)的意義不大。

表2 14.6mm埋弧焊熱影響區(qū)（HAZ）各區(qū)域?qū)挾?/p>

5 結(jié) 論

檢驗(yàn)主要用途首先是產(chǎn)品質(zhì)量鑒別，其次是相關(guān)工藝的分析和改進(jìn)。目前，接頭硬度標(biāo)準(zhǔn)對于厚壁接頭失效分析有局限，對于常規(guī)檢驗(yàn)，熱影響區(qū)又過于“頻”測 ，存在非關(guān)鍵值檢驗(yàn)“過剩”，有檢驗(yàn)資源的浪費(fèi)之嫌。因而在接頭日常硬度檢驗(yàn)中，合理減少熱影響區(qū)測量數(shù)量，對于提高檢驗(yàn)的質(zhì)量和時(shí)效性有積極意義。

[1]API SPEC 5L,Specification FOR Pipe[S].

[2]雷勝利.某管線施工現(xiàn)場鋼管水壓失效原因分析[J],焊管,2009,37(4):11-17.