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摘要：對便攜式洛氏硬度計在主管道和波動管表面硬度檢測過程中的測量方法進行試驗和對比研究，對影響測量結(jié)果的各種因素進行了分析，經(jīng)過測量方法優(yōu)化后，便攜式洛氏硬度計在工件本體上的測量結(jié)果和實驗室檢測結(jié)果基本一致，解決了里氏硬度計在測量主管道和波動管表面硬度時離散性大和測量值不準(zhǔn)確的問題。

關(guān)鍵詞：主管道;洛氏硬度;誤差分析;應(yīng)用

1前言

主管道是連接反應(yīng)堆一次冷卻劑系統(tǒng)主要設(shè)備的管道，由直管段、彎頭和主管道上的接管組成。反應(yīng)堆至蒸汽發(fā)生器之間的管道稱為熱段，蒸汽發(fā)生器至主泵之間的稱為過渡段，主泵至反應(yīng)堆之間的稱為冷段。主管道被稱作核電站的“主動脈”，屬于核安全一級、抗震I類設(shè)備。二重裝備目前承制的主管道與波動管項目主要是與中廣核工程公司簽訂的惠州核電項目，以及與國核工程公司簽訂的國核示范、海陽、陸豐核電項目。根據(jù)用戶技術(shù)規(guī)格書要求，主管道和波動管產(chǎn)品在最終制造狀態(tài)下要采用非破壞性方式檢查工件表面硬度，試驗方法按ASTM A370要求執(zhí)行，硬度不超過HRB92。在實際使用過程中通常采用數(shù)顯TH160型里氏硬度計檢測主管道工件表面硬度，里氏硬度計具有數(shù)字顯示硬度值，體積小，重量輕，測試簡單，攜帶方便，測量效率高等優(yōu)點。但里氏硬度計得到的洛氏硬度值都是通過換算得來的，與洛氏硬度計直接測量的洛氏硬度值有一定誤差，在檢測過程中，用里氏硬度計檢測主管道的洛氏硬度值，偶而會出現(xiàn)超差，導(dǎo)致驗收不合格。為了更加準(zhǔn)確的測量主管道產(chǎn)品的洛氏硬度值，通過采用對照實驗的方法，分別用數(shù)顯TH160型里氏硬度計和便攜式洛氏硬度計測量主管道最終加工狀態(tài)的硬度值，形成兩組對照實驗數(shù)據(jù)，通過對兩組試驗數(shù)據(jù)的對比，分析里氏硬度計在實際應(yīng)用過程中測量洛氏硬度值與洛氏硬度計測量的洛氏硬度值的誤差，總結(jié)規(guī)律。

2試驗過程和試驗結(jié)果

2.1試驗準(zhǔn)備

選取波動管管段1、熱段RCS-L001A彎管、冷段RCS-L002A彎管為實驗對象，按照技術(shù)條件要求，分別用數(shù)顯TH160型里氏硬度計和便攜式洛氏硬度計測量波動管管段1、熱段RCS-L001A彎管、冷段RCS-L002A彎管最終加工狀態(tài)的表面硬度值，并做好記錄。

2.2試驗過程

用TH160型里氏硬度計和便攜式洛氏硬度計測量波動管管段1、熱段RCS-L001A彎管、冷段RCS-L002A彎管的洛氏硬度。實驗之前，檢查工件表面狀態(tài)，避免由于受熱、冷加工等對被測表面硬度的影響，表面粗糙度滿足測量要求后，按圖1、圖2、圖3所示位置對B端和T端在0°、90°、180°、270°四個位置測量硬度值，每個位置測3個值，做好記錄，并計算其平均值。

2.3試驗結(jié)果

測量結(jié)果及兩種硬度計的結(jié)果對比見表1，從表1數(shù)據(jù)可以看出，兩種硬度計測量的同一工件的相同部位洛氏硬度值平均值都在規(guī)程要求的范圍內(nèi)（≤92HRB），但里氏硬度計測量的洛氏硬度值個別超出規(guī)格書允許范圍，且平均值比便攜式洛氏硬度計測量平均值高2.2個點;將兩種硬度計所測硬度值與檢測中心臺式硬度計所測產(chǎn)品試樣硬度值做比較，便攜式洛氏硬度計與臺式硬度計所測洛氏硬度值更為接近。

3分析與討論

（1）里氏硬度計本身會產(chǎn)生誤差，目前試驗和工作用的HT160型里氏硬度計采用的是D型沖擊體，該沖擊體的技術(shù)參數(shù)如下：

沖擊體質(zhì)量m= 5.5g

沖擊能力Ea=0.011J

沖擊體直徑D=2.0mm

試件在受到?jīng)_擊體撞擊時產(chǎn)生的塑形變形還是彈性變形對里氏硬度的示值影響較大，由里氏硬度計算公式HL=1000Va/Vb（Va：沖擊體反彈速度，Vb：沖擊體速度），要使該式成立，還應(yīng)滿足以下條件：

a、沖擊體的反彈速度和沖擊速度應(yīng)在同一條水平線上。

b、距試件表面1mm位置處的沖擊能量Ea等于距試件表面1mm位置處的反彈能量Er加上沖擊體沖擊表面時在試件表面產(chǎn)生塑性變形所需的能量Epd，不能有其它形式的能量轉(zhuǎn)換，公式表示為Ea=Er+Epd。

沖擊體能量隨沖擊體質(zhì)量m的變化而變化，當(dāng)m變小時，Ea變小，試件表面產(chǎn)生塑性變形所吸收的能量Epd變小，相對Er增大，使反彈速度Va 增大，使測量硬度示值偏高。同時，釋放沖擊體的彈簧彈力誤差，因里氏硬度計的沖擊體速度是靠彈簧彈力施加的，經(jīng)常使用硬度計會使彈力變小，Ea變小，試件表面塑形變形小，相對Er增大，使反彈速度Va 增大，硬度示值偏高。

（2）測量工件對硬度值的影響，當(dāng)沖擊體沖擊試件表面時，試件表面會出現(xiàn)小凹陷，對于光滑的試件表面，沖擊體會沿著沖擊方向反彈回來，但當(dāng)試件表面粗糙度比較高時，沖擊體可能會改變回彈方向，影響反彈速度而影響硬度值。

（3）里氏硬度值轉(zhuǎn)換為洛氏硬度值產(chǎn)生的誤差，里氏硬度計和洛氏硬度計的測量原理不同，得出的數(shù)值不同，單位也不同，由于里氏硬度計只能直接測量出里氏硬度值，需要通過查表或者硬度計自身軟件轉(zhuǎn)換為洛氏硬度值，這必然會存在誤差，因此，當(dāng)技術(shù)條件明確要求測量洛氏硬度值時，最好采用洛氏硬度計直接測量，避免其他硬度計測量轉(zhuǎn)換為洛氏硬度值所產(chǎn)生的誤差較大的問題。

4結(jié)論

使用便攜式洛氏硬度計測量主管道和波動管的表面洛氏硬度，比使用里氏硬度計測量的洛氏硬度值更準(zhǔn)確、真實、有效，測量結(jié)果和實驗室臺式硬度計檢測結(jié)果基本一致，滿足了用戶技術(shù)規(guī)格書要求，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，解決了使用里氏硬度計測量主管道和波動管表面硬度離散性大和測量值偏高的問題，可推廣應(yīng)用到AP、CAP、“華龍一號”系列主管道和波動管表面硬度檢測。

參考文獻

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【3】 陳小龍.洛氏硬度計的計量檢定及常見故障探究[J].四川水泥，2019，000（005）：329-329.