Page 96 - 理化检验-物理分册2025年第三期

王 飞，等：小口径P91钢管道硬度测试结果偏低原因

合金钢管规范》的要求。
1.2 硬度测试
安装前按照GB/T 17394.1—2014《金属材料
里氏硬度测试 第 1 部分：试验方法》，用便携式
里氏硬度计进行硬度测试，结果显示：除规格为
48 mm×5 mm的管子外，其余管子硬度均满足标
准要求 190~250 HBW。该管子的硬度均为 131~
142 HBHLD，远低于美标要求。根据DL/T 438—
图 1 靠近内壁侧显微组织形貌
2016《火力发电厂金属技术监督规程》的要求，扩
大检验范围、增加打磨深度后，复测结果与原数据
接近。按照GB/T 231.1—2018《金属材料 布氏硬
度试验 第1部分：试验方法》，采用便携式布氏硬度
计复核，抽检的4根钢管硬度分别为159，162，166，
171 HB，结果依然低于美标要求。
将上述结果反馈给该批钢管供应商后，从现场
截取 1 段规格为 48 mm×5 mm的管子，拿到供应
商理化检验部门进行复核，供应商给出的硬度为 图 2 靠近外壁侧显微组织形貌
215 HV10，该值符合ASME SA-335/335M—2017 2 综合分析
的要求，据此供应商认为该批管子无问题。
2.1 便携式里氏硬度计测试硬度偏差较大原因
为了进一步确认，另取一段管子送至第三方检
现场用里氏硬度计测试规格为48 mm×5 mm
测单位进行检测。第三方检测单位采用AT250DR- 的P91钢管，硬度均为131~142 HBHLD，与第三方
NX 型布氏硬度计，按照 GB/T 4340.1—2009《金 检测单位所测的162 HB偏差较大，认为第三方检测
属材料 维氏硬度试验 第 1 部分：试验方法》，用 单位的检测结果更接近真实值，造成这一偏差的原
维氏硬度计进行硬度测试，结果如表 2 所示。由 因为管子的尺寸。
表2可知： 试样硬度不符合ASME SA-335/335M— 由于该管曲率半径较小、管壁较薄，结合里
2017的要求。 氏硬度测试原理 ，测试结果会出现偏差。根据
[3]
表2 第三方检测单位硬度测试结果 TIME5300型里氏硬度计使用说明书，在里氏硬度

项目 布氏硬度/HBW 维氏硬度/HV 测试时，当试件曲率小于一定值时，冲头落在试件曲
靠近内壁侧实测值 174 191 面较落在平面会产生距离偏差。测试薄壁试件时，
会出现试件变形或移动的情况。为解决曲率和壁厚
靠近外壁侧实测值 162 157
引起的偏差，当测试表面曲率半径小于30 mm时，应
标准值 190~250 196~265
使用随机配带的小支承环测试，以保持杆状硬度计
1.3 金相检验
稳定。
按照 DL/T 884—2019《火电厂金相检验与 根据材料的弹性模量、合金类型、热处理状态
评定技术导则》，用光学显微镜对钢管试样进行金 等对各种材料进行分类，材料不同，里氏硬度换算
相检验，结果发现除外壁有轻微的脱碳层外，靠近 为布氏、洛氏、维氏硬度的值也不同。依据GB/T
内壁侧组织为铁素体 + 粒状贝氏体 + 相变组织 17394.4—2014《金属材料 里氏硬度试验 第4部分：
(见图1)，靠近外壁侧组织为铁素体+相变组织（见 硬度值换算表》及里氏硬度计内部设置均可进行换
图 2） 。根据 GB 5310—2017《高压锅炉用无缝钢 算，但二者仅有碳钢、低合金钢、铸钢的换算关系，
管》，10Cr9Mo1VNbN（相当于ASME SA-335 P91） 并无针对P91钢的换算方法，所以换算值实质是依

钢管的显微组织应为回火马氏体或保持马氏体位 据低合金钢换算表得到的。P91钢管布氏硬度小于
相的回火索氏体，该试样显微组织显然不符合标准 180 HB，用便携式里氏硬度计测量里氏硬度，然后
要求。 经换算表换算出的里氏硬度值或者仪器直读的里氏

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