承壓特種設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)技術(shù)探究

【摘要】為了保障承壓類(lèi)特種設(shè)備的安全運(yùn)行，避免安全事故發(fā)生，對(duì)承壓類(lèi)特種設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)具有重要意義。通過(guò)對(duì)承壓特種設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)的程序，以及實(shí)際操作進(jìn)行分析探討，希望對(duì)特種設(shè)備檢驗(yàn)和相關(guān)人員帶來(lái)借鑒參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】承壓；特種設(shè)備；現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.02.039

Research on On-site Metallographic Inspection of Special Pressure Equipment

XU Xiaodong

（Liaoning Inspection，Examination & Certification Centre，Shenyang 110036，China）

Abstract：In order to ensure the safe operation of pressure-bearing special equipment and avoid safety accidents，it is of great significance to conduct on-site metallographic inspection of pressure-bearing special equipment. Through the analysis and discussion of the procedures and actual operation of the on-site metallographic inspection of special pressure equipment，it is hoped that it will bring reference value for special equipment inspection and related personnel.

Key words：pressure；special equipment；on-site metallographic inspection

目前承壓類(lèi)特種設(shè)備在我國(guó)石化、冶金、城鎮(zhèn)供暖、電力等行業(yè)中廣泛使用。這種承壓類(lèi)特種設(shè)備往往需要面臨高溫、高壓、劇烈循環(huán)等苛刻環(huán)境，其會(huì)因溫度或壓力的影響而出現(xiàn)質(zhì)變現(xiàn)象[1]，一旦承壓類(lèi)特種設(shè)備存在重大隱患或缺陷，使用中極有可能出現(xiàn)泄漏、燃燒、爆炸等嚴(yán)重危害。在引發(fā)承壓特種設(shè)備運(yùn)作的安全性能的所有因素中，承壓設(shè)備材料問(wèn)題是一個(gè)比較大的問(wèn)題，需要得到重視與解決[2]?，F(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)Τ袎禾胤N設(shè)備的金屬材質(zhì)進(jìn)行微觀的檢查，檢查出其中最為細(xì)致的問(wèn)題，能夠有效地促進(jìn)承壓類(lèi)特種設(shè)備的安全運(yùn)作[3]。

1現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)概述

現(xiàn)場(chǎng)金相檢測(cè)是一種研究金屬制件金相學(xué)的原位無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，這種技術(shù)不需要去除任何部分，可直接在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，其本質(zhì)上是實(shí)驗(yàn)室金相檢測(cè)的一個(gè)延伸，對(duì)于一些在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)難以進(jìn)行檢測(cè)的大型組件，現(xiàn)場(chǎng)金相檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。目前這種技術(shù)主要用于評(píng)估那些用在石化煉油廠，核能和燃煤電廠，余熱回收蒸汽發(fā)生器上的高溫組件的損傷情況和生命周期。

現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)的一般程序包括檢驗(yàn)前準(zhǔn)備、檢驗(yàn)部位選取、檢測(cè)面磨制、檢測(cè)面浸蝕、金相組織觀察、現(xiàn)場(chǎng)復(fù)型或者現(xiàn)場(chǎng)金相組織圖片采集、金相組織評(píng)定、出具檢驗(yàn)報(bào)告等。

2現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)的應(yīng)用

2.1檢驗(yàn)前準(zhǔn)備

在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)之前要先了解被檢設(shè)備材料的鋼號(hào)、規(guī)格、熱處理狀態(tài)、焊接部位及焊接工藝等，然后根據(jù)被檢部位表面狀況，確認(rèn)是否使用砂輪機(jī)打磨；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)材料的鐵磁性，確認(rèn)是否使用非鐵磁性材料空中支架支撐；根據(jù)所檢材料的不同，配制合適的浸蝕劑。

2.2檢驗(yàn)部位的選取

根據(jù)承壓特種設(shè)備運(yùn)行情況、材料特點(diǎn)、加工工藝、熱處理過(guò)程、失效機(jī)制以及檢驗(yàn)?zāi)康?，盡量選取現(xiàn)場(chǎng)金相顯微鏡容易固定、觀察的位置、有代表性的部位進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)于在役承壓特種設(shè)備，通常選擇溫度較高、應(yīng)力較大的部位進(jìn)行金相檢驗(yàn)。在承壓特種設(shè)備上進(jìn)行失效分析研究時(shí)，根據(jù)其失效特點(diǎn)，分別選取材料失效部位與完好部位進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)分析。分析裂紋的產(chǎn)生原因時(shí)，分別選取裂紋源、擴(kuò)展區(qū)、裂紋尾端進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.3檢測(cè)面的磨制

一般采用在設(shè)備上打磨方式，以達(dá)到不影響部件的完整性，并可在部件上進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控的目的。根據(jù)檢驗(yàn)部位氧化皮情況，選擇是否采用手工砂輪打磨的粗磨方式去除氧化皮，打磨至露出金屬光澤為止；對(duì)于焊接接頭，還須去除焊縫余高，再進(jìn)行下一步粗磨。

為拋磨機(jī)裝上細(xì)拋磨盤(pán)，調(diào)節(jié)合適的速度對(duì)檢測(cè)部位進(jìn)行來(lái)回拋磨，觀察到檢測(cè)部位表面呈現(xiàn)劃痕較淺、方向一致時(shí)完成粗磨工作。磨制檢測(cè)部位時(shí)，被檢面要與拋磨盤(pán)相互平行，手握拋磨機(jī)務(wù)求平穩(wěn)、用力均勻、壓力適中，磨制時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。

為拋磨機(jī)裝上精磨拋光盤(pán)，在檢測(cè)部位均勻涂上膏狀研磨膏或者拋光噴霧劑，調(diào)節(jié)合適的速度對(duì)檢測(cè)部位進(jìn)行來(lái)回精磨拋光，觀察到檢測(cè)部位表面呈現(xiàn)鏡面且無(wú)劃痕時(shí)完成拋光工作。拋光完成后，使用無(wú)水乙醇或丙酮等有機(jī)溶劑對(duì)檢測(cè)部位進(jìn)行清洗，將拋光殘留物質(zhì)清洗干凈。

2.4檢測(cè)面浸蝕

經(jīng)拋光和現(xiàn)場(chǎng)金相顯微鏡檢查合格的檢測(cè)部位，可采用化學(xué)浸蝕或者電解浸蝕的方法對(duì)檢測(cè)部位進(jìn)行浸蝕。根據(jù)被檢部位的化學(xué)成分及檢驗(yàn)?zāi)康?，確定浸蝕液的成分、浸蝕溫度和浸蝕時(shí)間，以能準(zhǔn)確顯示缺陷為準(zhǔn)。常用化學(xué)浸蝕劑及浸蝕條件見(jiàn)表1。

化學(xué)浸蝕的操作有滴蝕和擦蝕，將腐蝕液滴到拋光好的檢驗(yàn)部位上，或者用鑷子夾取棉花球蘸取腐蝕液在檢驗(yàn)部位表面擦拭，觀察腐蝕的部位失去光澤至灰暗后，立即用無(wú)水乙醇或丙酮等有機(jī)溶劑沖洗干凈。高倍觀察時(shí)，腐蝕可以稍微淺一些；低倍觀察時(shí)，腐蝕可以稍微深一些。電解浸蝕主要用于難以化學(xué)浸蝕的不銹鋼、高合金鋼、耐熱鋼等化學(xué)穩(wěn)定性高的金屬及合金。常用電解浸蝕劑及浸蝕條件見(jiàn)表2。

浸蝕完畢將檢測(cè)部位表面上的腐蝕產(chǎn)物沖洗掉。但注意不要沾污、劃傷或用手觸摸被檢表面，沖洗后應(yīng)立即吹干。浸蝕后若發(fā)現(xiàn)浸蝕面有金屬擾亂現(xiàn)象，原組織不能顯示時(shí)，可重新輕拋后再行浸蝕。當(dāng)擾亂現(xiàn)象過(guò)于嚴(yán)重或用此法不能全部消除時(shí)，則試樣須重新磨制。若浸蝕程度不足時(shí)，視具體情況可繼續(xù)進(jìn)行浸蝕，或重新拋光后再行浸蝕。若浸蝕過(guò)度時(shí)，一般可重新拋光后再行浸蝕。當(dāng)浸蝕過(guò)度嚴(yán)重時(shí)，則須重新磨制，并經(jīng)拋光后再次浸蝕。

2.5金相組織觀察

根據(jù)所要放大的倍數(shù)選擇相匹配的物鏡和目鏡。調(diào)節(jié)光源的強(qiáng)度，使在目鏡下觀察到的金相組織最清晰和襯度最好。一般先在低倍下觀察檢測(cè)部位的全貌，選擇有代表性的視場(chǎng)，然后根據(jù)檢驗(yàn)的目的和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的要求，放大到適當(dāng)?shù)幕蛘咭?guī)定的放大倍數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.6現(xiàn)場(chǎng)金相組織圖片采集

如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下，推薦采用工業(yè)數(shù)碼相機(jī)（或圖像采集器）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)金相組織采集，獲取滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的金相組織圖片。觀察清晰的金相組織后，取下目鏡，將工業(yè)數(shù)碼相機(jī)（或圖像采集器）與適配器連接，將適配器插入目鏡筒，打開(kāi)工業(yè)數(shù)碼相機(jī)（或圖像采集器），調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)金相顯微鏡微調(diào)旋鈕至屏幕上金相組織清晰，即可采集金相組織圖片，并附上測(cè)微尺定倍后的比例尺，以便分析人員確定倍率以及定量分析。

2.7金相組織評(píng)定

對(duì)金相組織的判定、評(píng)級(jí)均應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者相關(guān)的技術(shù)文件規(guī)定。金相組織形態(tài)、粗細(xì)、分布的評(píng)級(jí)，應(yīng)對(duì)照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的評(píng)級(jí)圖，放大倍率、視場(chǎng)大小、區(qū)域、視場(chǎng)數(shù)應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)保持一致。具體評(píng)定分類(lèi)見(jiàn)表3。

2.8檢驗(yàn)報(bào)告

檢驗(yàn)報(bào)告應(yīng)根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)如實(shí)有效的記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)和照片，必要時(shí)應(yīng)附有示意簡(jiǎn)圖，同時(shí)還要標(biāo)明金相組織顯示方法、使用的浸蝕劑種類(lèi)、金相組織的放大倍數(shù)或者標(biāo)尺等信息。

3結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)是對(duì)承壓類(lèi)特種設(shè)備常規(guī)檢驗(yàn)的一種強(qiáng)化及補(bǔ)充，現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)技術(shù)對(duì)于承壓類(lèi)特種的安全運(yùn)行非常重要。在檢驗(yàn)過(guò)程中，相關(guān)檢測(cè)人員需要結(jié)合實(shí)際需求，嚴(yán)格遵循檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)步驟進(jìn)行承壓類(lèi)特種設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)，進(jìn)而保證此種檢驗(yàn)方法可以在實(shí)際中發(fā)揮出其應(yīng)有的作用，及時(shí)找出設(shè)備中的隱患，為特種設(shè)備的使用提供一份安全保障。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]常青.淺談承壓類(lèi)特種設(shè)備檢驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)[J].黑龍江科技信息，2015（19）：32.

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【作者簡(jiǎn)介】

徐曉東，男，1963年出生，高級(jí)工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化與檢驗(yàn)檢測(cè)。

（編輯：李鈺雙）