天星硬度計(jì)及其在電廠金屬監(jiān)督中的應(yīng)用
（1）便攜式磁力硬度計(jì)
現(xiàn)在，情況已經(jīng)有所不同，2009年沈陽(yáng)天星試驗(yàn)儀器有限公司研發(fā)成功了世界上首臺(tái)磁力式洛氏及布洛硬度計(jì)，該儀器小巧、輕便、重量只有4.9kg，可以吸在最小直徑50mm的曲面和最小面積180mm x 60mm的平面材料上，用于測(cè)試板材、管材、管道配件、螺栓、三大主機(jī)配件、鑄鍛件以及其他具有合適尺寸的零件，測(cè)試各種焊縫。
該儀器采用兩個(gè)磁力吸盤(pán)將硬度測(cè)量頭吸在被測(cè)的鋼鐵零件上，硬度測(cè)量頭采用標(biāo)準(zhǔn)的洛氏及布氏硬度試驗(yàn)原理，采用洛氏及布氏標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的壓頭及試驗(yàn)力，可直接測(cè)出材料的洛氏硬度值或壓出布氏標(biāo)準(zhǔn)壓痕。測(cè)試精度與臺(tái)式的洛氏及布氏硬度計(jì)相同。這種型號(hào)為PHR-100型及PHBR-100型的硬度計(jì)在西安熱工院、東方鍋爐廠、衡陽(yáng)鋼管廠、浙江格洛斯無(wú)縫鋼管有限公司、包頭北方重工特種鋼管廠及一些電廠得到應(yīng)用。
磁力式布洛硬度計(jì) 磁力式數(shù)顯布洛硬度計(jì)
（2）便攜式液壓布氏硬度計(jì)
2010年沈陽(yáng)天星試驗(yàn)儀器有限公司研發(fā)成功了便攜式液壓布氏硬度計(jì)，這種儀器采用一個(gè)小型液壓系統(tǒng)，可人工操作輸出最大3000kg的試驗(yàn)力，儀器采用10mm硬質(zhì)合金球壓頭，試驗(yàn)條件符合相應(yīng)的布氏硬度標(biāo)準(zhǔn)GB/T231.2，試驗(yàn)方法符合關(guān)于便攜式硬度試驗(yàn)的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E110和相應(yīng)的中國(guó)冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。儀器最大測(cè)量高度350mm，重量13.8kg。儀器可用于厚度不大于350mm的鋼板、鋼管、閥門(mén)的法蘭盤(pán)、管道配件及各種尺寸合適的零件和鑄鍛件的布氏硬度檢測(cè)。只要被測(cè)材料或零件有一個(gè)可以被夾住的邊，就可以將儀器夾上去測(cè)試布氏硬度，測(cè)試后會(huì)在被測(cè)面上留下一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的布氏硬度壓痕，利用20倍讀數(shù)顯微鏡或自動(dòng)布氏壓痕測(cè)量?jī)x就可讀出壓痕直徑，得到布氏硬度測(cè)量值。儀器的測(cè)量精度根據(jù)試件硬度范圍的不同可達(dá)到2-3%，完全符合臺(tái)式布氏硬度計(jì)精度要求。
用一個(gè)鏈條將儀器測(cè)量頭捆綁在鋼管或大軸上，就可精確地測(cè)出其布氏硬度值。
上述型號(hào)為PHB-3000型及PHB-3000a型的硬度計(jì)在許多管道配件廠、閥門(mén)廠及濟(jì)鋼、馬鋼、大冶特鋼等廠得到應(yīng)用，其中大冶特鋼有許多臺(tái)沈陽(yáng)天星公司生產(chǎn)的這種硬度計(jì)在應(yīng)用，加上美國(guó)生產(chǎn)的這種儀器，共有38臺(tái)儀器用于鋼管生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的硬度檢測(cè)。
液壓式布氏硬度計(jì) 鏈?zhǔn)揭簤翰际嫌捕扔?jì)
（3）便攜式磁力數(shù)顯硬度計(jì)
2012年，沈陽(yáng)天星試驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)出了世界首創(chuàng)的PHR-200型磁力式數(shù)顯洛氏硬度計(jì)，該儀器與PHR-100型儀器相比，具有相同的大小，相同的重量，相同的測(cè)量范圍和應(yīng)用范圍，所不同的是采用了先進(jìn)的電腦系統(tǒng)和力傳感器、位移傳感器，測(cè)量操作更方便，精度更高。該儀器在吸到被測(cè)件上后，撥動(dòng)手輪，施加試驗(yàn)力到150kg，停留3秒鐘后再卸力到0，顯示器上就會(huì)顯示出測(cè)得的HRC洛氏硬度值。測(cè)得的洛氏硬度值還可自動(dòng)轉(zhuǎn)換成布氏硬度值，轉(zhuǎn)換后的布氏硬度值與臺(tái)式布氏硬度計(jì)的測(cè)量值之間具有相當(dāng)好的一致性。這種由本公司獨(dú)創(chuàng)的儀器已申請(qǐng)了中國(guó)發(fā)明專利與國(guó)際專利。
一份蓋有中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利審查業(yè)務(wù)章的于2013年6月20日出具的國(guó)際檢索報(bào)告中給出了如下結(jié)論：
“權(quán)利要求1具備PCT條約第33條(2)規(guī)定的新穎性。權(quán)利要求2-10為權(quán)利要求1的從屬權(quán)利要求，從而也具備PCT條約第33條(2)規(guī)定的新穎性?！?/p>
“權(quán)利要求1具備PCT條約第33條(3)規(guī)定的創(chuàng)造性。權(quán)利要求2-10為權(quán)利要求1的從屬權(quán)利要求，從而也具備PCT條約第33條(3)規(guī)定的創(chuàng)造性?！?/p>
“權(quán)利要求1-10的便攜式數(shù)顯硬度計(jì)在硬度計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域具有工業(yè)實(shí)用性，因此符合PCT條約第33條(4)有關(guān)工業(yè)實(shí)用性的規(guī)定?！?/p>
中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的上述審查結(jié)論實(shí)際上已保證了該項(xiàng)技術(shù)獲得中國(guó)專利和國(guó)際專利的前景。
2013年沈陽(yáng)天星公司又研發(fā)了基于測(cè)深法布氏硬度測(cè)量原理的PHBR-200型磁力式布洛硬度計(jì)，該儀器除具有PHR-200型儀器的洛氏硬度測(cè)試功能外，還具有布氏硬度測(cè)試功能，儀器采用2.5mm的硬質(zhì)合金球壓頭，將儀器吸到被測(cè)工件上后，撥動(dòng)手輪施加試驗(yàn)力到187.5kg，停留10秒鐘后卸力到0，顯示器上就會(huì)直接顯示出布氏硬度值。該儀器不再采用光學(xué)系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了布氏硬度測(cè)量操作，使原來(lái)需要幾分鐘才能完成的測(cè)量操作只用十幾秒鐘即可完成，提高了測(cè)量效率，并且具有較好的測(cè)量精度。使用該儀器得到的壓痕是標(biāo)準(zhǔn)的布氏硬度壓痕，測(cè)量后可用40倍讀數(shù)顯微鏡或自動(dòng)布氏壓痕測(cè)量?jī)x檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，如果出現(xiàn)偏差還可以對(duì)儀器進(jìn)行校正。這種儀器的采用可為電力行業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)硬度檢測(cè)手段帶來(lái)較大的技術(shù)進(jìn)步。
（4）測(cè)深法自動(dòng)布氏硬度計(jì)
天星公司還有一種臺(tái)式的測(cè)深法自動(dòng)布氏硬度計(jì)已研制成功，目前正在進(jìn)行小批量生產(chǎn)，這種儀器是全自動(dòng)測(cè)量，將待測(cè)件放到測(cè)量臺(tái)上后按一下啟動(dòng)鍵，測(cè)量臺(tái)會(huì)自動(dòng)升起，當(dāng)工件接觸到壓頭時(shí)測(cè)量臺(tái)停止移動(dòng)，壓頭自動(dòng)向下施加試驗(yàn)力，顯示器上顯示出逐漸上升的試驗(yàn)力值，當(dāng)試驗(yàn)力達(dá)到3000kg后，儀器自動(dòng)計(jì)時(shí)，閉環(huán)加力系統(tǒng)會(huì)隨時(shí)調(diào)整試驗(yàn)力，使其一直保持在3000±10kg的范圍內(nèi)。10秒鐘后自動(dòng)卸壓到0，顯示器顯示出測(cè)得的布氏硬度值。該儀器同樣可以利用光學(xué)儀器對(duì)壓痕進(jìn)行校驗(yàn)，也可以對(duì)儀器的偏差進(jìn)行校正。這種儀器非常適于對(duì)中小規(guī)格的高溫螺栓等零件進(jìn)行快速的逐件檢驗(yàn)，該儀器可以安放于電廠的材料倉(cāng)庫(kù)，用于對(duì)入庫(kù)的材料或配件進(jìn)行快速抽檢。
直讀布氏硬度計(jì)
（5）門(mén)式自動(dòng)布氏硬度計(jì)
一種先進(jìn)的門(mén)式自動(dòng)布氏硬度計(jì)正在設(shè)計(jì)中，預(yù)計(jì)2014年上半年可出樣機(jī)，這種儀器有一個(gè)2mx2.5m的測(cè)量臺(tái)，在測(cè)量臺(tái)上方有一個(gè)可前后移動(dòng)的（X軸），高2米的門(mén)式測(cè)量架，門(mén)架上有一個(gè)可左右移動(dòng)的（Y軸） 硬度測(cè)量頭，測(cè)量頭的主軸可上下移動(dòng)（Z軸），主軸下方左側(cè)有一個(gè)可上下移動(dòng)（Z1軸）和左右移動(dòng)的（Y1軸）可調(diào)自轉(zhuǎn)速度的銑刀頭，用于在零件上銑削出一個(gè)測(cè)量面，測(cè)量頭的右側(cè)有一個(gè)可上下移動(dòng)的（Z2軸）球壓頭，球壓頭的上方有一個(gè)力傳感器和一個(gè)位移傳感器。整臺(tái)設(shè)備設(shè)置有7個(gè)伺服電機(jī)，可進(jìn)行7個(gè)自由度的自動(dòng)移動(dòng)。測(cè)量臺(tái)的中間有一個(gè)高800mm的可移動(dòng)測(cè)量臺(tái)，用于測(cè)量中小零件，移開(kāi)這個(gè)測(cè)量臺(tái)可測(cè)量大型零件。測(cè)量首件工件時(shí)可操作控制板，讓測(cè)量頭找到零件完成測(cè)試，同時(shí)電腦系統(tǒng)會(huì)記下與測(cè)量點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)。再測(cè)量同規(guī)格零件時(shí)，只要按動(dòng)啟動(dòng)鍵，儀器就可控制測(cè)量頭自動(dòng)找到零件的坐標(biāo)，完成自動(dòng)銑削零件，自動(dòng)測(cè)量，自動(dòng)顯示布氏硬度值等動(dòng)作。
這種儀器可用于電力設(shè)備的整機(jī)及配件的生產(chǎn)企業(yè)、鋼管廠等單位對(duì)批量產(chǎn)品進(jìn)行逐件的快速布氏硬度檢驗(yàn)。
上述天星硬度計(jì)為電力行業(yè)改善金屬監(jiān)督手段提供了多種可選擇的、先進(jìn)的檢測(cè)儀器。其中的磁力式數(shù)顯洛氏、布洛硬度計(jì)特別適合電力行業(yè)使用，可滿足電廠現(xiàn)場(chǎng)多數(shù)硬度檢測(cè)要求，特別是可以快速、準(zhǔn)確地測(cè)量焊縫硬度，這一點(diǎn)對(duì)于電力行業(yè)具有突出的重要意義。
這些儀器可以在一定程度上代替里氏硬度計(jì)，用于要求精度更高、更可靠的硬度檢測(cè)場(chǎng)合，該儀器還可以在對(duì)里氏硬度計(jì)的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生懷疑或發(fā)生分歧時(shí)，在不切樣的條件下作為仲裁性的檢測(cè)手段，這種儀器的應(yīng)用可帶來(lái)電力行業(yè)金屬硬度監(jiān)督方面的技術(shù)進(jìn)步。
以下是天星硬度計(jì)在電力行業(yè)的應(yīng)用案例：
1．東方鍋爐廠
東方鍋爐廠原來(lái)使用的是國(guó)產(chǎn)的里氏硬度計(jì)。其鍋爐產(chǎn)品在接受?chē)?guó)內(nèi)某行業(yè)監(jiān)督單位檢驗(yàn)時(shí)，二者的檢驗(yàn)結(jié)果經(jīng)常不一致。后來(lái)東方鍋爐廠購(gòu)買(mǎi)了沈陽(yáng)天星公司生產(chǎn)的PHBR-100型磁力式布洛硬度計(jì)。在行業(yè)監(jiān)督單位對(duì)東方鍋爐廠的某件鍋爐產(chǎn)品的監(jiān)督檢查中監(jiān)督單位使用瑞士進(jìn)口的里氏硬度計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果為不合格，而東方鍋爐廠使用沈陽(yáng)天星生產(chǎn)的磁力式布洛硬度計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果為合格，兩個(gè)單位之間就檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)生了嚴(yán)重的意見(jiàn)分歧，后來(lái)雙方通過(guò)協(xié)商決定切樣，到臺(tái)式布氏硬度計(jì)上檢驗(yàn)，以切樣檢驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。通過(guò)切樣檢驗(yàn)，證明試樣是合格的，并且證明天星公司生產(chǎn)的磁力式布洛硬度計(jì)與臺(tái)式布氏硬度計(jì)的檢驗(yàn)結(jié)果具有相當(dāng)好的一致性。對(duì)比試驗(yàn)之后行業(yè)監(jiān)督單位欣然接受了東方鍋爐廠的檢驗(yàn)結(jié)果，并且對(duì)天星磁力式布洛硬度計(jì)給予了高度評(píng)價(jià)。此后不久，該單位就申報(bào)采購(gòu)了4臺(tái)同型號(hào)的天星磁力式布洛硬度計(jì)。
2. 靖江格菱動(dòng)力(中國(guó))有限公司
2013年10月，靖江格菱動(dòng)力(中國(guó))有限公司為天津某電廠生產(chǎn)的鍋爐產(chǎn)品經(jīng)行業(yè)監(jiān)督單位檢驗(yàn)為不合格，該監(jiān)督單位使用了一種美國(guó)生產(chǎn)的里氏硬度計(jì)和兩種型號(hào)的瑞士里氏硬度計(jì)，三種里氏硬度計(jì)的檢驗(yàn)結(jié)果也不盡相同。而格菱動(dòng)力公司使用美國(guó)通用公司生產(chǎn)的超聲波硬度計(jì)，測(cè)量結(jié)果為合格，二者又發(fā)生了嚴(yán)重分歧。鑒于此，監(jiān)督單位向沈陽(yáng)天星公司提出要求，希望能提供一臺(tái)PHBR-200型磁力式數(shù)顯布洛硬度計(jì)到現(xiàn)場(chǎng)協(xié)助檢測(cè)。第二天，天星公司員工攜儀器到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)檢測(cè)，天星硬度計(jì)與臺(tái)式布氏硬度計(jì)的測(cè)量結(jié)果只差2HBW，這一結(jié)果得到各方面的認(rèn)可，對(duì)比結(jié)果證明格菱動(dòng)力的超聲波硬度計(jì)測(cè)量結(jié)果偏低，而監(jiān)督單位的兩臺(tái)里氏硬度計(jì)測(cè)量結(jié)果比天星硬度計(jì)偏高了16~37HBW，另一臺(tái)里氏硬度計(jì)的測(cè)量結(jié)果與天星硬度計(jì)的測(cè)量結(jié)果接近。
靖江格菱動(dòng)力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試照片 靖江格菱動(dòng)力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試照片
通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，監(jiān)督單位得出的結(jié)論是：“沈陽(yáng)天星磁力式數(shù)顯布洛硬度計(jì)采用臺(tái)式機(jī)原理，測(cè)量結(jié)果與試驗(yàn)室結(jié)果比較接近?！币?jiàn)下表：
