金屬材料是工業(yè)生產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，其性能直接影響著天然氣、石油石化、航空航天、電力冶金、風(fēng)電、火電、核電、鐵路船舶等領(lǐng)域設(shè)備設(shè)施的安全運(yùn)行。隨著服役時(shí)長的增長，設(shè)備材料的力學(xué)性能不可避免的劣化，嚴(yán)重威脅設(shè)備的運(yùn)行安全，因此進(jìn)行材料的力學(xué)性能評估具有重要意義。傳統(tǒng)的評價(jià)方法如拉伸試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)、斷裂韌性試驗(yàn)等制作試樣會(huì)對設(shè)備造成破壞，需要停機(jī)檢測，并且檢測時(shí)間長、效率低、不能進(jìn)行現(xiàn)場測試，所以往往無法被接受。在此情況下，微損原位檢測服役設(shè)備的壓痕法應(yīng)運(yùn)而生。壓痕檢測方法從硬度測試開始不斷發(fā)展延伸，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)材料拉伸性能、殘余應(yīng)力、斷裂韌性等多個(gè)力學(xué)性能參數(shù)的測量。
圖1-1 壓痕測試功能
團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)出“便攜萬能壓痕測試儀”，通過記錄特定形狀的壓頭侵入材料所產(chǎn)生的位移載荷信息來計(jì)算力學(xué)性能和殘余應(yīng)力，摒棄傳統(tǒng)破壞性測試觀念，可以進(jìn)行現(xiàn)場無損測試，有效避免了裝備的停機(jī)破壞檢測。目前設(shè)備已通過勝利油田檢測中心的精度測試，與傳統(tǒng)檢測手段盲測對比，誤差小于10%，滿足工程應(yīng)用要求。由團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)編制的國內(nèi)外首部采用壓痕能量差法測量（焊接）殘余應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)——《金屬材料 殘余應(yīng)力測試 壓入能量差法》，已通過CSTM標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)論證。
圖1-2 自主研發(fā)的壓入測試技術(shù)
PMT-1000是目前最新型設(shè)備（PMT—XXX，PMT是Portable
Mechanical Properties Tester的簡稱， XXX是設(shè)備最大承載能力，例如PMT-1000，最大承載能力為1000kg），主要包括萬能壓痕測試儀、控制系統(tǒng)、計(jì)算軟件三部分，可實(shí)現(xiàn)與電腦終端有線及無線連接進(jìn)行設(shè)備操作控制、信息傳輸及實(shí)時(shí)計(jì)算。
圖1-3 萬能壓痕測試系統(tǒng)
壓痕測試儀包括儀器機(jī)體、特定形狀壓頭、旋轉(zhuǎn)平動(dòng)機(jī)構(gòu)、磁式固定底座四部分，見圖1-3所示，其中儀器機(jī)體采用伺服電缸傳動(dòng)，控制球型或努氏壓頭下壓侵入被測材料；磁性固定底座可快速吸附于磁性材料表面，保證壓痕測試過程的穩(wěn)定，同時(shí)可以通過旋鈕進(jìn)行磁性控制，方便機(jī)體調(diào)整，對被測區(qū)域點(diǎn)位進(jìn)行精準(zhǔn)測量。
采用無線和有線兩套控制和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，適用于多種測試環(huán)境。有線測試系統(tǒng)采用液晶觸摸屏菜單方式進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及壓入控制，控制盒小巧輕便，操作方便，可使用電池供電，無懼野外環(huán)境，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)儲(chǔ)存于SD卡。無線測試系統(tǒng)可通過手機(jī)app和電腦軟件遠(yuǎn)程控制，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)杰浖?，大大減小控制盒體積，更加便攜，方便特殊位置測量。數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰浖?shí)時(shí)進(jìn)行處理計(jì)算，直接一鍵出具力學(xué)性能及殘余應(yīng)力結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的快速計(jì)算及力學(xué)性能參數(shù)的可視化。
PMT-1000型萬能壓痕測試儀既能進(jìn)行力學(xué)性能測量，也能進(jìn)行應(yīng)力測量，主要用于能源裝備安全評定和現(xiàn)場焊接結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力無損測量，在材料研究、機(jī)械制造、采礦冶金、水利工程、鐵道運(yùn)輸、化工設(shè)備、船舶制造、航空工業(yè)、電力建設(shè)等行業(yè)應(yīng)用廣泛，是石油化工、重裝企業(yè)、科研院所、生產(chǎn)施工中進(jìn)行非破壞性的安全評定及分析的一種重要工具。
·ISO/TR 29381金屬材料-通過壓痕試驗(yàn)測量力學(xué)性能-壓痕拉伸性能
·GB/T 21838金屬材料 硬度和材料參數(shù)的儀器化壓痕試驗(yàn)
日內(nèi)瓦國際發(fā)明展創(chuàng)辦于1973年，是全世界舉辦歷史最長、規(guī)模最大的發(fā)明展之一，其獎(jiǎng)項(xiàng)分為評審團(tuán)特別嘉許金獎(jiǎng)、金獎(jiǎng)、銀獎(jiǎng)和銅獎(jiǎng)。第48屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展是自疫情以來首次恢復(fù)線下展出，共有40個(gè)國家800多個(gè)參展單位的1000多個(gè)發(fā)明項(xiàng)目參加展覽。
展會(huì)由瑞士聯(lián)邦政府、日內(nèi)瓦州政府、日內(nèi)瓦市政府和世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織共同主辦。展會(huì)每年都能吸引來自全球五大洲的近50多個(gè)國家的企業(yè)、高校、科研院所以及個(gè)人發(fā)明人參展。
———近乎無損地檢測試樣二向殘余應(yīng)力
———無需額外粘貼應(yīng)變片或配備其他光學(xué)測量裝置
———準(zhǔn)確實(shí)用且便于操作
關(guān)于壓痕儀：
1、壓痕儀的主要應(yīng)用領(lǐng)域（檢測行業(yè)）有哪些？
? 現(xiàn)場在役壓力容器和大型輸油輸氣管道設(shè)備無損檢測
? 現(xiàn)場檢驗(yàn)材料性能
? 制造過程中的力學(xué)性能指標(biāo)檢測
? 熱處理效果評價(jià)
? 在役構(gòu)件性能檢測
? 停車檢修測試
? 設(shè)備老化壽命評估
? 壓力容器特種設(shè)備檢測機(jī)構(gòu)
? 石油石化大型儲(chǔ)罐、輸油輸氣管道、核能電廠、壓力容器制造和使用廠家。
? 全周期安全與質(zhì)量評估：
1. 事故分析
2. 原始材料現(xiàn)場驗(yàn)收
3. 焊接部位可靠性評估
4. 安全運(yùn)營檢測
5. 材料疲勞老化評估
6. 優(yōu)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)檢驗(yàn)、成品檢驗(yàn)
2、檢測儀可檢測哪些內(nèi)容？
? 硬度、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂韌性、雙向殘余應(yīng)力、高溫蠕變
3、壓痕儀的測試方法有多少種？
? 壓痕法
? 面向工程現(xiàn)場“快、準(zhǔn)、易”地檢測力學(xué)性能和殘余應(yīng)力。
? 三小特點(diǎn)：
1. 測試儀器小--重量 3kg，高度 30cm
2. 測試點(diǎn)小--最大壓入深度 100um
3. 損傷小--寬度~200um
4、檢測儀是任何材質(zhì)都可以檢測嗎？有不可以檢測的材質(zhì)的嗎？
? 金屬材料和部分非金屬材料
5、壓痕儀和傳統(tǒng)檢測儀器相比，優(yōu)缺點(diǎn)是什么？
? 優(yōu)點(diǎn)：無需停機(jī)、無損檢測、精準(zhǔn)、現(xiàn)場 10 分鐘出結(jié)果
? 缺點(diǎn)：需停機(jī)、切割試樣送檢、準(zhǔn)確、大約 2 天時(shí)間
6、如何確保檢測儀測試的準(zhǔn)確性？
? 標(biāo)準(zhǔn)試樣校驗(yàn)
? 執(zhí)行國內(nèi)外生產(chǎn)制造、測試測量標(biāo)準(zhǔn)
? 跟傳統(tǒng)常規(guī)實(shí)驗(yàn)室測試儀器做相關(guān)性驗(yàn)證測試，誤差小于5%以內(nèi)
7、檢測儀的工作原理是什么？它是如何測量材料的硬度和彈性的？
? 通過壓入載荷和深度曲線，利用創(chuàng)新性核心算法大模型計(jì)算出材料力學(xué)性能指標(biāo)和參數(shù)
8、壓痕儀成功案例有哪些？
? 服務(wù)于多家大型石油石化設(shè)備制造商在金屬材料熱處理和焊接過程中的殘余應(yīng)力標(biāo)定結(jié)果，幫助工廠工藝工程師團(tuán)隊(duì)優(yōu)化技術(shù)方案。
? 各省地特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)，多維度多層面完善檢測報(bào)告，提供公正詳細(xì)客觀的測試結(jié)果給到送檢單位。
9、壓痕儀有權(quán)威機(jī)構(gòu)的檢測證書嗎？
? GB/T39635-2020,GB/T21838.1-2019.GB/T 37782-2019
? ISO KS B0950(2002).KS B0951(2005)
? KS ISO/TR 29381(2008).ISO/TR 29381 ANNEX(2008)
? ASME CODE CASE 2703(2011).CODE CASE N-881(2017)
? CSTM T/CSTM 00824(2023),T/CSTM 00825-2023.T/CSTM00826-2023.
10、檢測儀的測試點(diǎn)這么小，能保證產(chǎn)品整體的結(jié)果準(zhǔn)確嗎？會(huì)不會(huì)存在測試點(diǎn)是一個(gè)數(shù)值，其余點(diǎn)又是一個(gè)數(shù)值的情況？
? 精準(zhǔn)測試測量，客觀反饋金屬材料力學(xué)性能指標(biāo)。
? 金屬材料特性是表里如一的，通過測試金屬材料表面力學(xué)指標(biāo)，從學(xué)術(shù)理論上是有據(jù)可查可考的。
? 金屬材料表明力學(xué)性能發(fā)生變化后，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生類似的形變。
11、檢測儀有自己的標(biāo)準(zhǔn)檢測流程嗎？檢測不同功能性質(zhì)時(shí)的流程都是一樣的嗎？
? 有的
? （在）服役設(shè)備--》設(shè)備測試點(diǎn)表面拋光--》壓入測試--》高通量結(jié)果分析
12、不同配置的壓痕儀，具體區(qū)別是什么？
? 測試功能和模塊算法的不同。
13、檢測儀的使用年限是多久，如果出現(xiàn)故障該怎么檢修？
? 整機(jī)保修兩年。
? 球壓頭使用 3000 次左右
? 提供 24 小時(shí)線上指導(dǎo)服務(wù)。質(zhì)保期內(nèi)如需配件更換，寄回廠家免費(fèi)換新。質(zhì)保期外提供標(biāo)準(zhǔn)備件,以廠家成本價(jià)收取費(fèi)用。
14、使用壓痕儀時(shí)，如何選擇合適的壓頭和施加力量？
? 根據(jù)不同測試需求和功能，選擇力學(xué)性能壓頭或者殘余應(yīng)力壓頭。
? 按操作規(guī)程，使用哪個(gè)人員放置在被測試設(shè)備上，儀器自動(dòng)進(jìn)行測試。
15、在進(jìn)行壓痕測試時(shí)，需要注意哪些操作細(xì)節(jié)？有哪些常見的操作誤區(qū)？
? 提供崗前培訓(xùn)，操作手冊和視頻指導(dǎo)。
? 精密儀器必須輕拿輕放
16、壓痕儀的數(shù)據(jù)處理和分析軟件有哪些功能？
? 輸出屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、應(yīng)變硬化指數(shù)、殘余應(yīng)力。
17、如何對壓痕儀進(jìn)行日常維護(hù)和保養(yǎng)？保養(yǎng)周期是多久？
? 執(zhí)行儀器設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)原則
? 存放在干燥、通風(fēng)、遮光、干凈的室內(nèi)環(huán)境里。
18、在進(jìn)行壓痕測試時(shí)，如何確保測試環(huán)境的穩(wěn)定性和一致性？
? 儀器固定在被測試設(shè)備材料上，不可晃動(dòng)，不可移動(dòng)正在工作中的儀器，避免造成傳感器和機(jī)械裝置損壞。
19、如何正確解讀壓痕儀測試的結(jié)果，并根據(jù)結(jié)果對材料性能進(jìn)行評估和改進(jìn)？
? 具備力學(xué)和材料學(xué)知識(shí)的專業(yè)人士和從業(yè)者通過測試測量結(jié)果數(shù)據(jù)優(yōu)化材料處理和質(zhì)量評估
20、壓痕儀的發(fā)展趨勢和未來發(fā)展方向是什么？
(1) 問診把脈在役設(shè)備
(2) 無損檢測，為企業(yè)設(shè)備安全高效運(yùn)行保駕護(hù)航。
(3) 安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量都是企業(yè)生存之本。
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