電站鍋爐定期檢驗中的現場金相檢驗探討

摘 要：在電站鍋爐定期檢驗工作中，現場金相檢驗是應用較廣泛的技術手段，本文通過對現場金相檢驗的發展歷程和金相檢驗優勢、現場金相檢驗的具體操作方法幾個方面，對電站鍋爐定期檢驗中的現場金相檢驗技術進行簡單的探討。

關鍵詞：電站鍋爐；定期檢驗；金相

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.193

1 金相檢驗技術概述

1.1 金相檢驗技術發展歷程

金相檢驗技術大致包含兩種技術，一種是金屬顯微觀察技術，另一種是攝像技術。隨著當前科學技術的不斷發展，如今又增添了電子顯微鏡和X射線衍射這種更為先進的微觀技術。對于電站鍋爐這種體積龐大且不可移動設備，通常采用便攜式的顯微鏡或復型技術，因為不涉及對電站鍋爐部件進行取樣等步驟，所以該檢驗方式保證了電站鍋爐不會在檢驗過程中受到破壞。隨當下數碼攝像技術的發展，利用數碼攝相機對設備部件中的金相組織進行快速準確的拍攝和記錄，大大提升了金相檢驗的質量和效率。

1.2 金相檢驗技術的優勢

金相檢驗技術的優勢最主要的是相比于其他檢驗技術可以更直觀的了解金屬材料內部組織的狀態變化。在對電站鍋爐定期檢驗時，現場金相檢驗的內容主要包括以下幾個方面。首先是在檢驗完成后需要根據相關標準規定對檢驗內容進行評判，由于電站鍋爐一直處于高溫高壓環境中，因此電站鍋爐部件的金屬材料會逐漸發生一系列變化，如珠光體球化、高溫蠕變、回火脆化等，這些變化會對鍋爐的使用性能造成嚴重的影響。隨著科技的不斷進步，在滿足日常發電需求的同時電站鍋爐的參數性能也在不斷的提升，各地電站鍋爐的整體質量和其金屬材料的材質都普遍得到了加強。在金相檢驗過程中，首先要了解電站鍋爐的使用期限和目前的使用狀況，只有對其材質變化有了大致的了解才能讓最終的檢驗結果更加準確可靠。

2 電站鍋爐現場金相檢驗操作方法

現場金相法在當前電站鍋爐現場檢驗中已經得到了極為廣泛的應用，利用金相技術進行檢驗能保持設備的完整性不需要對鍋爐部件進行切割取樣，結合工作實際具體步驟如下。

2.1 金相點的選取

在選取金相點過程中，檢測位置及比例首先要滿足相關檢驗規程的規定。根據現場檢測的實例來看，檢測人員的取點位置有以下幾種：第一，應當在設備的缺陷處進行取點，通過對這些金相點的分析判斷缺陷生成的原因；第二，在設備溫度最高的地方取點，看其材質是否出現變化；第三，在設備的大應力位置取點，分析設備在此處是否存在疲勞和裂紋等現象；第四，在設備硬度值反常區域取點；第五，對設備變形較為嚴重的部分進行取點，觀察這部分金相組織的變化。

2.2 金相組織的粗磨

在金相組織粗磨過程時，采用的設備為電動角向砂輪機，在操作過程中應該選取80號砂輪片或者180號砂輪盤。在粗磨階段需要調整好打磨的深度，打磨過于深時會損害設備的部件；打磨過于淺則不能去除部件表面的脫碳層，因為要先去除脫碳層才能對其下組織進行觀測分析。所以注重控制打磨的深度才能順利進行后續檢測。

2.3 金相組織的細磨

在細磨階段，要控制粒度標號，一般為180、320、480、600、800、1000等，每道細磨工序后都應變動約900拋磨方向，以消除上一道砂紙的拋磨劃痕，最后配合電動羊毛磨頭和金相研磨膏或金相拋光噴霧劑對其進行拋光。在細磨過程中，一定要保證打磨后的金相組織表面光滑平整。

2.4 金相組織的拋光與浸蝕

在拋光過程中，一般選用三種方法，即機械拋光法、化學拋光法和電解拋光法。在進行現場金相檢驗工作中通常選用機械拋光和化學拋光兩種方法。機械拋光時，要掌控好拋光的時間和力度，拋光時間一般2～5分鐘。拋光后用脫脂棉球蘸水或酒精對金相點表面的拋光殘留物、灰塵等進行清理并吹干。化學拋光是用化學試劑對表面不均勻溶解，但只能使表面光滑，不能達到表面平整的要求。

浸蝕是指化學試劑與試樣表面起化學溶解過程，以顯示金屬的顯微組織。電站鍋爐中的碳鋼、低合金鋼（如20G、15CrMoVG、12Cr1MoVG、P22等）常用的化學浸蝕劑為4%的硝酸酒精，使珠光體發黑增加珠光體區域的襯度，以顯示鐵素體晶界。9%～12%Cr的高合金鋼（如P91、P92等）常用的化學浸蝕劑為鹽酸三氯化鐵水溶液（比例為三氯化鐵5g，鹽酸50ml，水100ml）和鹽酸苦味酸酒精溶液（比例為苦味酸1g，鹽酸5ml，酒精100ml），以顯示正火狀態下的板條狀馬氏體組織或回火后破碎的、晶粒細小的回火馬氏體組織。

2.5 金相組織的觀察

現場金相組織進行觀察時，先用低倍視場對整個檢查面做整體觀察，然后按照檢測要求用高倍視場選取觀察點，應選擇具有代表性的視場和檢測標準圖譜進行對比，同一檢查面選擇視場數一般不少于3個。當被檢工件結構或現場條件限制時可以采取金相復型手段，復型材料可采用醋酸纖維（AC）紙或有機玻璃片，具體制備方法參見DL/T652中的規定，然后在實驗室內對復型薄膜進行觀察，從而更加清楚明了的對金相組織的具體情況做出掌握與判斷。

2.6 金相組織老化評定

對于珠光體鋼最明顯的特征是碳化物析出粒子的粗化和珠光體球化。對于非珠光體材料可采用綜合考慮晶粒和晶界區域不同變化狀況的方法進行老化評級。

3 總結

隨著當前科技的不斷進步和發展，在電站鍋爐定檢中現場金相檢驗技術也得到了廣泛的應用。未來在電站鍋爐檢驗中利用現場金相檢驗技術，并對該技術不斷研發改進，不僅可以得到更為快速準確的檢驗效果同時也能節省人力物力。檢驗員需要結合待檢設備的實際使用狀況，將其進行科學合理高效的運用，才能達到最佳的檢驗效果，使電站鍋爐的檢驗結果更加精確。

參考文獻：

[1]上海交通大學《金相分析》編寫組.金相分析[M].北京：國防工業出版社，1982.

[2]DL/T884-2004 火電廠金相檢驗與評定技術導則[S].

[3]DL/T773-2016 火電廠用12Cr1MoV鋼球化評級標準[S].

作者簡介：胡韜（1985-），男，寧夏銀川人，本科，工程師、檢驗師，主要從事超臨界電站鍋爐、壓力容器、壓力管道檢驗檢測、金屬監督及理化檢驗工作。