承压类特种设备现场金相检验技术的应用措施

承压类特种设备现场金相检验技术的应用措施

木秋莹

丽江市质量技术监督综合检测中心特种设备检验所 丽江市674100

摘要:特种设备在选用中的安全性能与稳定性是其生产应用中的重要部分，特种设备检验是实现其投入使用的重要途径。本文通过研究基础，探讨实际中应用的现场金相检验辅助方法，指出金相检验在应用中需要注意的要点、难点，并对其在实际中的工艺、技术、流程等进行多方面的解读，使检验工作管理规范化，间接使承压类特种设备稳定、安全地投入生产线使用中。

关键词：金相检验  承压类  特种设备 

承压类特种设备会因温度或压力的影响而出现质变，为确保科学知识应用于现实生活中，需借助现场金相检验法检验特种设备总体性能，更加清晰的掌握设备内部材质变化的状况，为设备安全等级的评定提供重要的参考，实现承压类特种设备的稳定应用[1]。

1、现场金相检验方法概述

现场金相检验的方法步骤包括检测分析、粗磨、细磨、精磨、抛光、侵蚀、金相组织观察、拍照或复膜。取样主要部位可根据检验目的来选择，在原材料或锻件的取样中可进行横向与纵向取样。在一系列磨制过程中，可依据材料主要特性来选择磨制基本工具、方法[2]。粗磨时，硬材料可选择圆盘锯，软材料可选择挫。细磨时，可用金相砂纸进行手工细磨或用机械手与磨机进行机械细磨。抛光包括除氧化皮、电解抛光、化学抛光等。可依据实际情况灵活选择抛光的方法。在电子显微镜观察时，可采用比较先进精密的仪器。借助计算机等相应设备将观察到金属材料组织表面状态最直观地呈现出来，以便于对比。除此以外，在复膜时，应先将复膜材料软化，使其能流动后再将其与金属面主动接触并加压，使之能填补磨面之间的空隙。

2、现场金相检验方法应用的重要性

众所周知，在生产活动中特种设备的工作环境是极其苟刻的，其事故发生所带来的危害威胁着人们的人身安全，因此要通过检验的手段来控制特种设备的使用质量。金相检验可以快速通过其微观显示来展现部分材料变化的情况，确立定量分析结构形态，从多角度来准确找出材料劣质化的情况，全面分析材料失效原因。这种检验方法是对设备寿命及强度有效的评价，在检验中首先应该注意使用工作年限较短的设备系统，以确保特种设备在工作期间的安全使用[3]。

3、承压类特种设备的失效形式

承压类特种设备的失效形式种类较多，比如截面刚度、强度等，失效因素的不同造成的后果也不同。无论是哪种失效情况都可能造成灾难性的事故产生危害。截至目前在特种设备失效形式中可能发生的就是高强度使用限制，在高压、易燃、易爆、剧毒等影响下所有设备出现强度性能下降将会引发出爆炸或是泄漏等严重的危害。以锅炉为例，锅炉在使用中所需要承受着不同基质所带来的侵蚀，其受压部分因内部复杂结构所带来的不同介质影响极易出现部件强度失效的问题,在检验中，特种设备的强度是重要的检测部分，在失效检验中还需注意刚度、泄漏、失稳等失效问题，采用金相检验基本的方法来进行针对性检测[4]。

4、金相检验的实施控制要点

4.1 检测部位的确定：在实施金相检验前，对设备的设计、制造安装、运行系统管理记录等档案资料以及设备实际结构、现场视频操作整体情况应详细的了解。

4.2 雕磨，表面打磨：现场金相检验打磨的原则是最大限度降低对工件材质损伤、由粗磨到细磨，最好的办法是一次性完成。打磨抛光后，应对其进行显微观察，以确定是否有裂纹等情况，如果没有则应继续打磨抛光。

4.3检验部位的受侵蚀：打磨抛光后的薄弱部位，须进行侵蚀处理。现场金相检验在这种情况下选择化学浸蚀法。浸蚀剂的类别、浸蚀时间、溶液浓度须结合金属实际性质和显微倍数确定。浸蚀程度的控制与显微镜技术观察时显现倍数相关，对检验点的浸蚀程度控制应根据实际情况来确定，也是金相检验人员应注重的。

4.4显微观察：检验部位浸蚀完成后应用金相显微镜对显微组织进行观察，并按照仪器使用说明的不同结构型号，对其进行操作。

4.5记录：利用照相和AC覆膜复型，进行现场记录。目前，由于数码成像技术的广泛应用，采用数码成像技术可以在屏上进行初步观察。

4.6金相结构分析：检测人员判断、识别结构，现场获得数据(图像)、复型等均作出准确的评价。

4.7形成报告，应当如实按照有效备案资料出具报告。

5、现场金相检验在承压类特种设备检验中的应用

5.1确定原材料取材标准

主要可采用现场金相检查的方式，对承压类特种设备进行原材料质量检查，避免特种设备产品制造环节中不符合标准的原材料流入。以锅炉房内的炉管设备检查为例，检查人员可以选择一段炉管，对原材料的质量是否符合材料标准和行业标准，采用现场金相检查的方法进行检查。借助显微镜观察使用4%的硝酸酒精可以作为侵蚀试剂，如果原料内部形态合格，就可以判断出炉管的质量满足锅炉的生产需要。在对原料进行检验时，形态不好，就可以推测出炉管是有裂隙的，锅炉生产作业时应用防护措施，避免安全事故的发生。此外，在锻件受热时，若遇过热状况，其温度达到1350℃左右，说明该锻件钢材质具有不佳的韧性和塑性，避免了其内部在燃烧时出现超出过热温度而导致钢氧化现象的发生。在此情况下，原材料质量达不到生产标准是可以确定的

[5]。

5.2显示安装制造检验水平

除了常规的检查之外，在承压类特种设备安装制造阶段，还应借助现场金相检测法，将其安装制造水平展示出来，这样才能保证特种设备达到运行稳定、安全的目的。以蒸汽管为例，现场金相检查方法得出的金相结果中存在板条状珠光体和魏氏组织，这说明安装和制造该特种设备的水平不高；其次，为了避免设备出现较大的缺陷，造成严重的经济损失，相关人员根据这一结果选择合适的解决方案；最后，检测人员使用酒精对其进行了冲洗，并最终呈现出具有魏氏组织的检测结果后进行抛光打磨，以此作为判断特种设备安装制造手段确实存在违规的参考依据，需要重新进行改造，直至特种设备安装制造工艺符合相关标准后才能进行[6]。

5.3呈现特种设备材质质量

随着社会的发展，承压类特种设备也发生了很大的变化，但仍然会出现在高温或高压状态下运行的质变问题，从而导致特种设备在使用时间上出现了一定的减少。设备材质的质量状况可通过现场金相检查法有效呈现。甚至设备材料内部有没有出现裂缝等不好的问题，都可以及时发现。以锅炉为例，特种设备在长期使用后，很容易出现老化现象，设备材质是否存在脱碳或裂纹等问题，可以在现场金相检验法的检验过程中进行判断，一旦发现，就可以判断该设备已经需要改造升级，不能再长期持续使用。同时，现场金相检查法也在一定程度上增加检查结果的准确性，如在炉管材质检查阶段，如果其融合线两端出现腐蚀现象，就可以判断需要及时更换炉管。在新的时代背景下，在承压类特种设备中使用现场金相检验法，还可以在信息化技术的支持下，在计算机平台上更加直观地展示检验结果，从而提高检验工作效率[7]。

5.4检验焊接工艺执行结果

焊接工艺检验也是承压类特种设备中最主要的一项内容，通常情况下能占据30%的工作比例，特种设备的安全和使用年限也会因焊接工艺水平的高低而受到影响。因此，如果在检查中没有发现明显的魏氏体，可以采用现场金相检查的方法来检查焊接工艺的执行结果，则可以判断这种焊接结果可以满足工艺焊接的需要。传统的检查手段虽然也能取得一定的检查效果，但是对于焊缝的微观组织形式却无法得到准确的展现，因此现场金相检查的方法就显得格外重要[8]。

6、现场金相检验未来的发展

6.1全新的金相检验技术

在计算机不断普及与应用的形势下金相检验的发展主要向着信息化的方向发展,这也决定了这种检验方式更加标准化、精确化、智能化、高效化。目前，将这种检验方法与电脑技术相结合已有初步成果，现已投入现场检测的金相显微镜系统是两种技术融合的产物。在进行金相分析时，应用计算机的量化技术可以帮助它高效地转化特殊设备材料的微观结构组织，提供更为精确的数据并用于动态研究。同时需要注意的是，在计算机技术与金相检验技术结合应用中的研究与发展可以为定量金相分析提供更为直观的材料，为微观组织测算提供一定数据支撑，从而确保在检验工作中能够有效减少失误和差错。

结语

现场金相检验技术对承压类特种设备的安全运行极为重要。无论是在原材料检验阶段，还是在对设备生产工艺、在用设备材质检验的过程中，都应当结合实际多样化需求，制定现场金相检验步骤，提高承压类特种设备使用单位检验的标准，并依此结果对设备进行解析、评估，从而提高准确地掌握特种设备的质量，避免安全事故的发生。所以在承压类特种设备的检验中，大幅度现场金相检验的研究力度加大不只是保障工业制造正常运行的潜在需求，也是现代化基础工业发展的必然结果。

参考文献：

[1]李波.锅炉、压力容器、压力管道检验中的裂纹问题及预防[J].新型工业化,2022,12(02):116-119.

[2]欧阳致迪.承压类特种设备受压元件壁厚测定问题的探讨[J].中国特种设备安全,2022,38(01):77-79+83.

[3]曹宏伟,蓝麒,王辉,邹海云.承压类特种设备宏观安全的理论、技术、平台与机制[J].中国特种设备安全,2021,37(11):1-7.

[4]广新亮,吴限,翟福欣.快速金相检验技术在锅炉制造中的应用[J].能源研究与管理,2020(02):95-98.

[5]张雪涛,魏超,王艳芳,王立坤,邢普瑜.现场金相检验技术及误判案例分析[J].理化检验(物理分册),2019,55(09):639-642+662.

[6].关于举办“第五期金相检验及相关标准技术培训班”的通知[J].金属热处理,2017,42(11):132.

[7]刘仲海.金相检验检测技术在特种设备安全生产及检验中的应用[J].内燃机与配件,2017(11):85-86.

[8]冯佳俊,王开楝,钱建新,何燕,陈家焱.承压类特种设备耐压试验标准研究[J].中国特种设备安全,2021,37(08):26-29+67.