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年沈陽天星試驗(yàn)儀器有限公司研發(fā)成功了世界上首臺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，測試各種焊縫。
該儀器采用兩個(gè)磁力吸盤將硬度測量頭吸在被測的鋼鐵零件上，硬度測量頭采用標(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，可直接測出材料的洛氏硬度值或壓出布氏標(biāo)準(zhǔn)壓痕。測試精度與臺式的洛氏及布氏硬度計(jì)相同。這種型號為PHR-100型及PHBR-100型的硬度計(jì)在西安熱工院、東方鍋爐廠、衡陽鋼管廠、浙江格洛斯無縫鋼管有限公司、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)的美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM E110和相應(yīng)的中國冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。儀器最大測量高度350mm，重量13.8kg。儀器可用于厚度不大于350mm的鋼板、鋼管、閥門的法蘭盤、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。只要被測材料或零件有一個(gè)可以被夾住的邊，就可以將儀器夾上去測試布氏硬度，測試后會在被測面上留下一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的布氏硬度壓痕，利用20倍讀數(shù)顯微鏡或自動布氏壓痕測量儀就可讀出壓痕直徑，得到布氏硬度測量值。儀器的測量精度根據(jù)試件硬度范圍的不同可達(dá)到2-3%，完全符合臺式布氏硬度計(jì)精度要求。
用一個(gè)鏈條將儀器測量頭捆綁在鋼管或大軸上，就可精確地測出其布氏硬度值。
上述型號為PHB-3000型及PHB-3000a型的硬度計(jì)在許多管道配件廠、閥門廠及濟(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沈陽天星公司生產(chǎn)的這種硬度計(jì)在應(yīng)用，加上美國生產(chǎn)的這種儀器，共有38臺儀器用于鋼管生產(chǎn)現(xiàn)場的硬度檢測。
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，測量操作更方便，精度更高。該儀器在吸到被測件上后，撥動手輪，施加試驗(yàn)力到150kg，停留3秒鐘后再卸力到0，顯示器上就會顯示出測得的HRC洛氏硬度值。測得的洛氏硬度值還可自動轉(zhuǎn)換成布氏硬度值，轉(zhuǎn)換后的布氏硬度值與臺式布氏硬度計(jì)的測量值之間具有相當(dāng)好的一致性。這種由本公司獨(dú)創(chuàng)的儀器已申請了中國發(fā)明專利與國際專利。
一份蓋有中國知識產(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。”
“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>
中國知識產(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)獲得中國專利和國際專利的前景。
2013年沈陽天星公司又研發(fā)了基于測深法布氏硬度測量原理的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試功能外，還具有布氏硬度測試功能，儀器采用2.5mm的硬質(zhì)合金球壓頭，將儀器吸到被測工件上后，撥動手輪施加試驗(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)，大大簡化了布氏硬度測量操作，使原來需要幾分鐘才能完成的測量操作只用十幾秒鐘即可完成，提高了測量效率，并且具有較好的測量精度。使用該儀器得到的壓痕是標(biāo)準(zhǔn)的布氏硬度壓痕，測量后可用40倍讀數(shù)顯微鏡或自動布氏壓痕測量儀檢驗(yàn)測量結(jié)果，如果出現(xiàn)偏差還可以對儀器進(jìn)行校正。這種儀器的采用可為電力行業(yè)的現(xiàn)場硬度檢測手段帶來較大的技術(shù)進(jìn)步。
（4）測深法自動布氏硬度計(jì)
天星公司還有一種臺式的測深法自動布氏硬度計(jì)已研制成功，目前正在進(jìn)行小批量生產(chǎn)，這種儀器是全自動測量，將待測件放到測量臺上后按一下啟動鍵，測量臺會自動升起，當(dāng)工件接觸到壓頭時(shí)測量臺停止移動，壓頭自動向下施加試驗(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，儀器自動計(jì)時(shí)，閉環(huán)加力系統(tǒng)會隨時(shí)調(diào)整試驗(yàn)力，使其一直保持在3000±10kg的范圍內(nèi)。10秒鐘后自動卸壓到0，顯示器顯示出測得的布氏硬度值。該儀器同樣可以利用光學(xué)儀器對壓痕進(jìn)行校驗(yàn)，也可以對儀器的偏差進(jìn)行校正。這種儀器非常適于對中小規(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庫，用于對入庫的材料或配件進(jìn)行快速抽檢。
直讀布氏硬度計(jì)
（5）門式自動布氏硬度計(jì)
一種先進(jìn)的門式自動布氏硬度計(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的測量臺，在測量臺上方有一個(gè)可前后移動的（X軸），高2米的門式測量架，門架上有一個(gè)可左右移動的（Y軸） 硬度測量頭，測量頭的主軸可上下移動（Z軸），主軸下方左側(cè)有一個(gè)可上下移動（Z1軸）和左右移動的（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)測量面，測量頭的右側(cè)有一個(gè)可上下移動的（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)自由度的自動移動。測量臺的中間有一個(gè)高800mm的可移動測量臺，用于測量中小零件，移開這個(gè)測量臺可測量大型零件。測量首件工件時(shí)可操作控制板，讓測量頭找到零件完成測試，同時(shí)電腦系統(tǒng)會記下與測量點(diǎn)相對應(yīng)的坐標(biāo)。再測量同規(guī)格零件時(shí)，只要按動啟動鍵，儀器就可控制測量頭自動找到零件的坐標(biāo)，完成自動銑削零件，自動測量，自動顯示布氏硬度值等動作。
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)場多數(shù)硬度檢測要求，特別是可以快速、準(zhǔn)確地測量焊縫硬度，這一點(diǎn)對于電力行業(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、更可靠的硬度檢測場合，該儀器還可以在對里氏硬度計(jì)的測量結(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手段，這種儀器的應(yīng)用可帶來電力行業(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
東方鍋爐廠原來使用的是國產(chǎn)的里氏硬度計(jì)。其鍋爐產(chǎn)品在接受國內(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。后來東方鍋爐廠購買了沈陽天星公司生產(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)重的意見分歧，后來雙方通過協(xié)商決定切樣，到臺式布氏硬度計(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，并且對天星磁力式布洛硬度計(jì)給予了高度評價(jià)。此后不久，該單位就申報(bào)采購了4臺同型號的天星磁力式布洛硬度計(jì)。
2. 靖江格菱動力(中國)有限公司
2013年10月，靖江格菱動力(中國)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生產(chǎn)的里氏硬度計(jì)和兩種型號的瑞士里氏硬度計(jì)，三種里氏硬度計(jì)的檢驗(yàn)結(jié)果也不盡相同。而格菱動力公司使用美國通用公司生產(chǎn)的超聲波硬度計(jì)，測量結(jié)果為合格，二者又發(fā)生了嚴(yán)重分歧。鑒于此，監(jiān)督單位向沈陽天星公司提出要求，希望能提供一臺PHBR-200型磁力式數(shù)顯布洛硬度計(jì)到現(xiàn)場協(xié)助檢測。第二天，天星公司員工攜儀器到達(dá)現(xiàn)場，經(jīng)檢測，天星硬度計(jì)與臺式布氏硬度計(jì)的測量結(jié)果只差2HBW，這一結(jié)果得到各方面的認(rèn)可，對比結(jié)果證明格菱動力的超聲波硬度計(jì)測量結(jié)果偏低，而監(jiān)督單位的兩臺里氏硬度計(jì)測量結(jié)果比天星硬度計(jì)偏高了16~37HBW，另一臺里氏硬度計(jì)的測量結(jié)果與天星硬度計(jì)的測量結(jié)果接近。
靖江格菱動力現(xiàn)場測試照片 靖江格菱動力現(xiàn)場測試照片
通過對比試驗(yàn)，監(jiān)督單位得出的結(jié)論是：“沈陽天星磁力式數(shù)顯布洛硬度計(jì)采用臺式機(jī)原理，測量結(jié)果與試驗(yàn)室結(jié)果比較接近。”見下表：
