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便携式硬度测试方法

作者:硬度计服务商创诚致佳
发布时间:2020-11-17
内容摘要:我们在办公室收到的最常见的要求之一是,困惑的客户需要在现场使用的便携式硬度计。在我们所在地的休斯敦,通常指化工厂,炼油厂或与管道相关的应用。与无损检测设备不同,在无损检测设备中,特定方法往往会基于可疑异常的位置而脱颖而出,而便携式硬度测试则缺乏明确定义的清晰路径,这是因为变量数量会影响获得的结果。 ...

我们在办公室收到的最常见的要求之一是,困惑的客户需要在现场使用的便携式硬度计。在我们所在地的休斯敦,通常指化工厂,炼油厂或与管道相关的应用。与无损检测设备不同,在无损检测设备中,特定方法往往会基于可疑异常的位置而脱颖而出,而便携式硬度测试则缺乏明确定义的清晰路径,这是因为变量数量会影响获得的结果。 

本文的目的是阐明各种类型的便携式测试仪以及每种测试仪的优缺点。这是我们在该地区遇到的各种方法的10,000英尺视图。这并不意味着选择一种卓越的测试方法或分析给定测试人员的有效性。使用所有这些测试方法是有原因的。它们对于它们的特定应用都是有效的。

之所以开发这些便携式设备,是因为将固定的布氏,洛氏或维氏测试仪带到了现场不切实际。如果您无法切割样品并将其带到实验室进行分析,那么您唯一的选择就是使用便携式设备进行测试。不幸的是,便携式测试仪不能直接替换其固定的测试仪;也就是说,它们不符合ASTM E10,ASTM E18或ASTM E384标准。大多数针对特定于测试方法的单独ASTM标准。这并不是声明这些设备与固定设备相比不准确的声明。值得一提的是,由于现场测量的固有性质,存在一定的局限性,在判断所获得的结果时必须考虑到这一点。

我们在能源和石化市场上使用的最常见的便携式设备是King便携式布氏测试仪,Tellebrinell测试仪,Shear Pin布氏测试仪,Leeb(或回弹)测试仪和超声波接触阻抗(UCI)测试仪。这些设备中的每一个都有优缺点,将分别解决。每个样式测试器的图像在整个显示过程中仅供参考。

测试变量

有五个主要变量直接影响现场获得的任何硬度读数的准确性和可重复性。它们不是操作员,表面状况,材料形式/几何形状,材料厚度和冶金学,而没有特别的顺序。当然,还有其他因素可能会影响获得的硬度值,但由于本文范围有限,我们将坚持使用这五个因素。选择合适的测试仪和方法时,必须考虑上面列出的每个变量,但在大多数情况下,会有一两个消除或偏爱给定的测试仪。 

布氏测试仪

我们将从我们地区使用的最广泛的便携式测试设备开始,即布氏测试仪。三个常见的便携式布氏测试仪都有一个共同点。它们都依赖于操作员以光学方式读取在检查材料中产生的印象的能力。每个布氏测试仪以略有不同的方式施加机械负载,下面将进行介绍。 

通常,任何需要手动光学读取的测试都会由于人为因素而产生一定程度的主观性。需要注意的是,可以通过使用电子阅读器和测量软件来克服这一问题,但这会增加该技术的成本。人为变量可能引起的另一个可能的错误是负载的施加,这在两个基于锤子的系统上最为明显。放错位置的敲击会导致压痕呈椭圆形,从而导致测量结果不准确。随着操作员积累了使用这些设备的经验,此类错误会迅速减少。

King便携式布氏测试仪是唯一使用液压测试头实际在10毫米的球上施加3,000千克校准载荷的设备。这样可以将测试结果直接与静态布氏测试进行比较。ASTM E110涵盖了该测试方法。测试人员必须夹紧要检查的材料,并且可以处理不超过20英寸的垂直尺寸。它是一种较大的设备,操作人员需要一定的强度,但是由于施加了夹紧力的液压测试头,因此在施加负载时,人为变量不太明显。 

Shear Pin和Tellebrinell测试仪比King Portable Brinell测试仪具有明显优势的应用是那些被测组件只有一个可用的测试表面的应用,这在我们地区是很常见的。Shear Pin和Tellebrinell测试仪使用三磅重的锤子来提供印模所需的负载。由于这些测试方法不需要夹紧,因此可以测试大型固定样本,例如管道,压力容器和储罐。但是,必须注意,这些检查不在ASTM E110标准的涵盖范围之内。Telebrinell测试符合ASTM A833的规定,属于比较方法。剪切销钉测试方法目前不在ASTM标准下。这些技术中的任何一种都会产生消耗性费用。 

两种布氏测试的一般好处是材料中留下的永久印象。这允许其他人验证以后获得的读数。这种好处可能被视为对成品零件的不利影响,因此在这种情况下,可能需要使用其他测试方法(如UCI)。

里氏(反弹)测试仪

Leeb方法于1970年代中期开发,成为第一个被广泛接受的便携式电子测试仪,用于在几秒钟内测量位于现场的超大型部件的硬度。“回弹”名称来自测试的基本性质。设备探针内部的撞击体以特定的速度释放到测试样本上。将所得的回弹速度与原始速度进行比较,并获得里氏硬度(HL)并以数字方式显示在设备上。然后,该值可以由软件转换以显示常规的HRC,HV或HB标尺以及其他标尺。 

当时,该测试仪被认为具有革命性。不幸的是,购买了许多这样的设备以用于方法受限的应用中,这在设备的准确性方面造成了混乱。当在适当的应用中使用时,这些设备非常准确,使用非常简单并且可重复性很高。 

影响测试的最关键变量是零件的厚度和质量。如上所述,有一个冲击体以给定的速度释放到被测物体的表面上。如果材料的厚度太薄,几乎没有质量,则材料实际上会在撞击时弯曲。这会在回弹速度上产生误差,进而影响获得的读数。在这种情况下,这些值将非常不一致。如果查看任何品牌的Leeb测试仪的校准块,您会发现它很大。现在你知道为什么了。

使用此设备可以非常可靠地检查大型铸件,钢辊,大型锻件和其他厚壁部件。ASTM A956中介绍了这种类型的测试。

超声波接触阻抗(UCI)测试仪

最后一种类型的测试仪可能是最常见的便携式设备。UCI方法使用的探针包含一根杆,杆的一端装有维氏钻石。棒以大约70 KHz的频率振荡,当将金刚石压入测试材料(电动或手动)时,由于所检查材料的特性,该频率从该基本值偏移。仪器软件会比较两个频率,然后将其数学转换为维氏(HV)值。然后可以按照与上述Leeb测试仪相同的方式将该值转换为其他标度。该设备具有多种基于负载(1 kgf至10 kgf)和针尖配置的探头设计。UCI测试在ASTM A1038中进行。

UCI测试仪不是通用设备;它们在非常有效和准确的应用中非常特殊。它们最初是为测量具有高HRC值的工具钢而开发的,后来逐渐被引入其他市场。在我们地区,主要用途是测量较薄材料的焊缝热影响区的硬度。由于维氏(Vickers)钻石的占地面积小,因此在测量焊缝趾部方面非常有效。其他便携式测试仪占用的空间更大,这限制了他们在该区域进行测量的能力。由于压痕小,它也是查看齿轮齿硬度的极佳工具。由于较轻的载荷不会渗透到较软的基材中,因此也可以分析表面硬化的材料。

对于UCI测试仪,由于要检查的面积很小,因此被测材料必须是细颗粒且均质的。表面条件也必须抛光。因此,由于表面硬度从一个位置到另一个位置变化,因此通常排除原始铸件和锻件。另一个考虑因素是冶金。这些是比较测试仪,因此,您必须对具有相同相对硬度的冶金相同样品进行校准,以获取准确的读数。如果未使用适当的技术来获取读数,则操作员也会极大地影响结果。

您可能会问:“如果有太多警告,为什么要使用此设备?” 答案是,在现场有些作业只能用此设备执行。在正确的地方,该测试仪可提供其他任何人都无法提供的准确信息。

关于使用哪种测试仪和方法的决定,必须通过整体分析应用程序来确定。评估检查中存在的每个主要变量,并确定受影响最小的测试仪和方法。此外,对电子文档的要求以及任何会损害测试表面的压印的持久性也是必须考虑的因素。 

从以上讨论中可以明显看出,没有一种通用的便携式硬度测试仪能够处理所有测试。毕竟,这就是为什么这些方法中的每一种都将在未来几年继续使用的原因。


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