浅谈承压类特种设备检验的现场金相检验

浅谈承压类特种设备检验的现场金相检验

王超

内蒙古自治区特种设备检验研究院通辽分院  内蒙古通辽市 028000

摘要：在我国城市经济发展步伐越发迅猛的背景下，承压类特种设备逐渐开始向着高压力、高温度等方向革新，尤其是对压力容器、压力管道等内容而言，将现场金相检验法运用在承压类特种设备的检验当中，通过揭示设备材质变化以及变化规律的方式不仅可以帮助检验人员准确评估承压类特种设备的安全状况，在此基础上也可以完成设备失效原因的深入分析。经过大量的实验证明，现场金相检验在对承压类特种设备的材料质量、产品安装工艺等方面确实能够起到良好的检验效果。相信随着科学技术的不断发展，未来现场金相检验方法、工艺与设备都将得到进一步的优化完善，其检验操作将更加简便，检验可靠性也会得到有效提升。

关键词：承压；特种设备；现场金相检验

一、金相检验的基本原理

金相检验是利用光学或者电子显微技术，窥探金属材料的组成相、组织组成物以及微观缺陷的数量、大小、形态及分布，从而诊断所检验金属材料的质量，通常包括金属显微观察技术和摄像技术 2 种形式。金相检验可以检测出常规无损检测无法检测的缺陷，例如晶间腐蚀等。其检验过程包括金相点的选取、金相组织的粗磨、金相组织的细磨、金相组织的抛光与浸蚀、金相组织的观察、金相组织老化评定等六个步骤。对于承压类特种设备而言，每个步骤都要符合相关法规的要求。对于金相点的选取，在实际检验过程中，一般在设备缺陷处、温度最高处、大应力位置、硬度反常区域以及设备变形严重的部位进行检验。金相组织的粗磨，采用电动角向砂轮机，选择 80 号砂轮片或 180 号砂轮盘，打磨的时候应严格控制打磨深度，过深会影响设备安全，而过浅则无法将表面脱碳层清除，影响检验结论。金相组织的细磨主要控制的是粒度标号，有 180、320、480、600、800、1 000 等几种选择，抛磨时，要注意每道细磨完成以后要进行转角90°，以消除划痕，保证被检测点光滑平整。金相组织的抛光与浸蚀，现场金相检验时，主要采用的是机械抛光和化学抛光 2 种方法，而浸蚀化学浸蚀剂为 4% 的硝酸酒精，使珠光体发黑增加珠光体区域的衬度，以显示铁素体晶界。金相组织的观察，倍率选择为从低到高，同一检测点，视场面不少于 3 个，必要时可以采用金相复型技术。金相组织老化评定，对于珠光体钢最明显的特征是碳化物析出粒子的粗化和珠光体球化。对于非珠光体材料可采用综合考虑晶粒和晶界区域不同变化状况的方法进行老化评级。

二、现场金相检验法在检验承压类特种设备中的应用

1、检验材料质量。现场金相检验方法在材料质量检验方面的应用，能够对包括材料种类、组织成分在内的众多项目进行详细、精确的检查，将检查结果与设计要求进行比对，即可对材料的材质、质量情况进行准确判定。譬如说在锅炉厂当中，为了准确检验新购炉管的质量，避免钢管材质误用而影响后续的正常使用，质检人员从采购的钢管中随机截选一段作为检验样品，进行金相检验。对样品横截面进行研磨处理，在研磨处滴入浓度为4%的硝酸酒精，使用金相显微镜对样品钢管横截面的侵蚀情况进行观察，比较其与正常母材组织在宏观特征方面是否存在鲜明的差异，对材料金相组织特征的准确判定。将得到的检验结果和质量证明书进行比较即可准确判定钢管的真实质量情况。

2、检验产品工艺。承压类特种设备的制造以及安装环节的检验也经常会采用现场金相检验方法。运用该方法能够对承压类特种设备的厚度、损伤等情况进行详细检验。通常情况下，通过微观金相的检验方式进行现场金相检验，可以全方位地检验承压类特种设备的焊缝以及热影响区组织，检验人员根据最终获得的微观组织特征便可以准确判定承压类特种设备的工艺质量。例如使用现场金相检验方法对承压类特种设备的焊缝进行检验后，在其得到的微观组织特征当中发现存在马氏体组织，或是在其最终得到的热影响区组织中发现存在魏氏组织超标，即代表承压类特种设备的产品工艺不合理，需要技术人员尽快采取相应的解决对策，避免产品不合格造成损失。

3、检验设备材质。如今的大多数承压类特种设备都使用了包括合金钢、不锈钢等为主的钢材，在长时间的高温高压环境下，部分钢材料可能发生形变或是质变，进而影响承压类特种设备的使用寿命和使用性能，因此需要使用现场金相检验方法对承压类特种设备中的钢材质量状况进行有效检验。譬如说在长时间的高温运行下，电站锅炉的集箱出现了球化现象，检验人员通过现场金相检验方法，检查珠光体耐热钢在高温、高压的情况下是否存在脱碳、是否存在氢腐蚀开裂等问题，不仅可以发现无损检测难以发现的显微裂纹，同时还为材料质量和老化现象的分析研究提供了必要的参考和帮助。目前不断发展成熟的计算机技术也为现场金相检验的优化创造了良好条件，在与计算机技术进行充分结合之下，当前最新的现场金相检验方法，已能够直接将检验的图像显示在计算机当中，并利用专业的计算机分析处理系统完成对图像的深入分析，包括测算检验材料当中微观组织的平均尺寸、面积百分比等各种参数，并以此为基础分析材料设备的具体性能，能够有效帮助检验员更好地完成对承压类特种设备的现场检验。

三、现场金相检验的工作流程及未来发展

1、一般程度的金相检验具体工作分为 ：其一，要明确金相检验的区域 ；其二，要运用磨光机实施粗磨 ；其三，要应用 150#、300# 及 600# 的水砂纸进行逐一细磨 ；其四，要应用金相砂纸实施精磨，并运用金刚石研磨膏做好抛光工作；其五，要从材质特点入手，选择适宜的侵蚀剂；其六，将材料放在其中腐蚀，并运用显微镜进行观察；其七，拍摄现场照片。

2、新的金相检验。随着我国科技技术水平的提高，当前已经研制出计算机——金相显微镜系统，并在实际工作中取得了优异成绩。对金相检验而言，通过在金相组织分析中结合计算机处理图像及识别技术，是未来建设发展的必然方向，与计算机技术有效结合，不仅能更快处理图像信息，而且可以提升整体工作效率。在研究材料组织转变动力学的过程中，计算机定量金相分析技术的作用是非常关键的。运用计算机技术研究图像，可以准确获取微观组织下的各类数据，如面积百分比、平均尺寸等，而后结合这些信息能准确找到材料内部的材料性能，以此提升实践检验工作效率，并保障材料评价及应用的科学性和有效性。在定量金相中运用数字图像处理技术进行操作，不仅能准确研究材料组织，而且可以实现技术创新发展。由于数字图像处理技术具有独特性，而定量金相也有自己的要求，所以在整合运用两者时，必须要寻找一种准确且方便的方法进行工作，只有这样才能达到预期工作目标，并提高我国特种设备发展水平。

综上所述，对承压类特种设备检验而言，现场金相检验主要用于原材料检验、产品制造及安装工艺质量等方面。因此，在操作时，检验人员必须要严格按照规定要求进行工作，并根据承压类特种设备特点，选择适宜的方法，以此在准确检验的同时，有效补充常规检验内容。这样不仅能充分展现金相检验技术的积极作用，而且可以为承压类特种设备安全运行奠定基础保障。

参考文献

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[2] 龙晓辉 . 承压类特种设备检验中现场金相检验方法的运用[J]. 科技资讯，2018（8）:81-83.

[3] 邵鹏飞 . 关于现场金相检验在承压类特种设备检验中的应用探讨 [J]. 百科论坛，2019（2）:738.