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(zhǎng)的增長(zhǎng)，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(píng)估具有重要意義。傳統(tǒng)的評(píng)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(duì)設(shè)備造成破壞，需要停機(jī)檢測(cè)，并且檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、效率低、不能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，所以往往無(wú)法被接受。在此情況下，微損原位檢測(cè)服役設(shè)備的壓痕法應(yīng)運(yùn)而生。壓痕檢測(cè)方法從硬度測(cè)試開(kāi)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(cè)量。
隨著高通量、減量化、大數(shù)據(jù)檢測(cè)時(shí)代的到來(lái)，高效無(wú)損智能化的檢測(cè)手段正在成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。其不僅能夠?yàn)槭褂脝挝还?jié)約大量的資金及時(shí)間成本，同時(shí)高科技的注入也提升了檢測(cè)設(shè)備的可靠性，降低了設(shè)備的維護(hù)成本，使其能夠適應(yīng)更為復(fù)雜的工作環(huán)境。此外，這些技術(shù)手段降低了檢測(cè)人員的工作難度，大大提升了他們的工作效率。
擬采購(gòu)的便攜式在線壓入檢測(cè)儀可應(yīng)用于各類球罐、常壓儲(chǔ)罐、臥罐和壓力管道等設(shè)備及構(gòu)件的力學(xué)性能定量檢測(cè)后期可升級(jí)殘余應(yīng)力模塊功能。該設(shè)備由壓痕測(cè)試儀、控制系統(tǒng)、計(jì)算軟件三部分組成，通過(guò)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(lái)計(jì)算應(yīng)力應(yīng)變曲線屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、等力學(xué)性能，不僅可以對(duì)焊接接頭熱影響區(qū)、涂層等微小區(qū)域進(jìn)行測(cè)試，更是能夠在復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下對(duì)構(gòu)件進(jìn)行無(wú)損測(cè)試，如現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)材料性能、制造過(guò)程性能檢測(cè)、在役構(gòu)建性能檢測(cè)、停車檢修測(cè)試、設(shè)備老化壽命評(píng)估等。相較于傳統(tǒng)的材料力學(xué)性能測(cè)試、殘余應(yīng)力測(cè)試法如盲孔法，不存在破壞性檢測(cè)方法；同時(shí)又比采用X射線衍射法（NDT）測(cè)試，更環(huán)保，現(xiàn)場(chǎng)操作更加簡(jiǎn)單方便，成本更低。該檢測(cè)設(shè)備能夠大大提升本單位壓力容器、儲(chǔ)罐、管道等大型結(jié)構(gòu)件的檢驗(yàn)?zāi)芰Γ档腿斯こ杀竞蜁r(shí)間成本，促進(jìn)單位高通量、減量化、智能化檢測(cè)水平。
高通量、減量化檢測(cè)技術(shù)是未來(lái)檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，該檢測(cè)設(shè)備的投入能極大地減輕檢驗(yàn)檢測(cè)勞動(dòng)強(qiáng)度，減少準(zhǔn)備條件成本，提高檢驗(yàn)工作效率，此外該設(shè)備可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損檢驗(yàn)測(cè)試，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊接的大型設(shè)備、大壁厚的常壓容器進(jìn)行定量的殘余應(yīng)力檢測(cè)和評(píng)估，這是傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備無(wú)法做到的，將對(duì)我院檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)水平的提升提供巨大的幫助。
該裝備在委托檢驗(yàn)和法定檢驗(yàn)中均會(huì)經(jīng)常使用，在相應(yīng)的委托檢驗(yàn)項(xiàng)目中具有很好的經(jīng)濟(jì)效益，三年左右就能達(dá)到設(shè)備投入成本回收。
圖1-1 壓痕測(cè)試功能
團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)出“便攜萬(wàn)能壓痕測(cè)試儀”，通過(guò)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(lái)計(jì)算力學(xué)性能和殘余應(yīng)力，摒棄傳統(tǒng)破壞性測(cè)試觀念，可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損測(cè)試，有效避免了裝備的停機(jī)破壞檢測(cè)。目前設(shè)備已通過(guò)勝利油田檢測(cè)中心的精度測(cè)試，與傳統(tǒng)檢測(cè)手段盲測(cè)對(duì)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(guó)內(nèi)外首部采用壓痕能量差法測(cè)量（焊接）殘余應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)——《金屬材料 殘余應(yīng)力測(cè)試 壓入能量差法》，已通過(guò)CSTM標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)論證。
圖1-2 自主研發(fā)的壓入測(cè)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(jiǎn)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(wàn)能壓痕測(cè)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(wú)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(wàn)能壓痕測(cè)試系統(tǒng)
壓痕測(cè)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(jiàn)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(cè)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(cè)試過(guò)程的穩(wěn)定，同時(shí)可以通過(guò)旋鈕進(jìn)行磁性控制，方便機(jī)體調(diào)整，對(duì)被測(cè)區(qū)域點(diǎn)位進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量。
采用無(wú)線和有線兩套控制和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，適用于多種測(cè)試環(huán)境。有線測(cè)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(wú)懼野外環(huán)境，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)儲(chǔ)存于SD卡。無(wú)線測(cè)試系統(tǒng)可通過(guò)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)杰浖蟠鬁p小控制盒體積，更加便攜，方便特殊位置測(cè)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(wàn)能壓痕測(cè)試儀既能進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)量，也能進(jìn)行應(yīng)力測(cè)量，主要用于能源裝備安全評(píng)定和現(xiàn)場(chǎng)焊接結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力無(wú)損測(cè)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(píng)定及分析的一種重要工具。
·ISO/TR 29381金屬材料-通過(guò)壓痕試驗(yàn)測(cè)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(guó)際發(fā)明展創(chuàng)辦于1973年，是全世界舉辦歷史最長(zhǎng)、規(guī)模最大的發(fā)明展之一，其獎(jiǎng)項(xiàng)分為評(píng)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(guó)際發(fā)明展是自疫情以來(lái)首次恢復(fù)線下展出，共有40個(gè)國(guó)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(lái)自全球五大洲的近50多個(gè)國(guó)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(wú)損地檢測(cè)試樣二向殘余應(yīng)力
———無(wú)需額外粘貼應(yīng)變片或配備其他光學(xué)測(cè)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(cè)行業(yè)）有哪些？
? 現(xiàn)場(chǎng)在役壓力容器和大型輸油輸氣管道設(shè)備無(wú)損檢測(cè)
? 現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)材料性能
? 制造過(guò)程中的力學(xué)性能指標(biāo)檢測(cè)
? 熱處理效果評(píng)價(jià)
? 在役構(gòu)件性能檢測(cè)
? 停車檢修測(cè)試
? 設(shè)備老化壽命評(píng)估
? 壓力容器特種設(shè)備檢測(cè)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(píng)估：
1. 事故分析
2. 原始材料現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收
3. 焊接部位可靠性評(píng)估
4. 安全運(yùn)營(yíng)檢測(cè)
5. 材料疲勞老化評(píng)估
6. 優(yōu)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)檢驗(yàn)、成品檢驗(yàn)
2、檢測(cè)儀可檢測(cè)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(cè)試方法有多少種？
? 壓痕法
? 面向工程現(xiàn)場(chǎng)“快、準(zhǔn)、易”地檢測(cè)力學(xué)性能和殘余應(yīng)力。
? 三小特點(diǎn)：
1. 測(cè)試儀器小--重量 3kg，高度 30cm
2. 測(cè)試點(diǎn)小--最大壓入深度 100um
3. 損傷小--寬度~200um
4、檢測(cè)儀是任何材質(zhì)都可以檢測(cè)嗎？有不可以檢測(cè)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(cè)儀器相比，優(yōu)缺點(diǎn)是什么？
? 優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需停機(jī)、無(wú)損檢測(cè)、精準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng) 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(cè)儀測(cè)試的準(zhǔn)確性？
? 標(biāo)準(zhǔn)試樣校驗(yàn)
? 執(zhí)行國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)制造、測(cè)試測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)
? 跟傳統(tǒng)常規(guī)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試儀器做相關(guān)性驗(yàn)證測(cè)試，誤差小于5%以內(nèi)
7、檢測(cè)儀的工作原理是什么？它是如何測(cè)量材料的硬度和彈性的？
? 通過(guò)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(guò)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(cè)機(jī)構(gòu)，多維度多層面完善檢測(cè)報(bào)告，提供公正詳細(xì)客觀的測(cè)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(cè)證書(shū)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(cè)儀的測(cè)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(cè)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(cè)試測(cè)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(guò)測(cè)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(cè)儀有自己的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)流程嗎？檢測(cè)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(cè)試點(diǎn)表面拋光--》壓入測(cè)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(cè)試功能和模塊算法的不同。
13、檢測(cè)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(cè)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(cè)試設(shè)備上，儀器自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試。
15、在進(jìn)行壓痕測(cè)試時(shí)，需要注意哪些操作細(xì)節(jié)？有哪些常見(jiàn)的操作誤區(qū)？
? 提供崗前培訓(xùn)，操作手冊(cè)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(duì)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(cè)試時(shí)，如何確保測(cè)試環(huán)境的穩(wěn)定性和一致性？
? 儀器固定在被測(cè)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(cè)試的結(jié)果，并根據(jù)結(jié)果對(duì)材料性能進(jìn)行評(píng)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(guò)測(cè)試測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)優(yōu)化材料處理和質(zhì)量評(píng)估
20、壓痕儀的發(fā)展趨勢(shì)和未來(lái)發(fā)展方向是什么？
(1) 問(wèn)診把脈在役設(shè)備
(2) 無(wú)損檢測(cè)，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。
無(wú)錫市張華醫(yī)藥設(shè)備有限公司
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