便攜式金相檢驗在承壓特種設(shè)備定期檢驗中的應用

摘 要：便攜式金相儀應用在特種設(shè)備檢驗現(xiàn)場，具有方便、無損等特點。金相檢驗主要目的是為了獲得符合標準要求的圖片。本文簡要介紹現(xiàn)場金相檢驗的主要儀器和器材，以及現(xiàn)場金相檢驗的操作要點。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場金相;特種設(shè)備;定期檢驗;金屬材料;鍋爐;管道

1、前言

金相檢驗是通過顯微鏡的放大作用觀察金屬材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，評定產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。同時也是對金屬材料和在用特種設(shè)備進行定期檢驗或失效分析的主要方法。現(xiàn)場便攜式金相檢驗對于承壓類特種設(shè)備（如鍋爐、壓力管道）而言，因其主要工作在設(shè)備上完成，具有無損的特點，得到很好的應用。鍋爐定期檢驗規(guī)程對于電站鍋爐主蒸汽管的焊縫和彎頭、過熱器管和閥門等需要進行硬度和金相檢查;壓力管道定期檢驗規(guī)則對工作溫度≥450℃，運行時間達到或超過6萬小時的碳鋼、低合金耐熱鋼動力管道以及運行溫度在400℃～450℃之間，時間超過8萬小時的需要進行金相和硬度抽查[2]。

金相檢驗主要目的是為了獲得符合標準要求的圖片。本文簡要介紹了現(xiàn)場金相檢驗的主要儀器和器材，現(xiàn)場檢驗的操作要點，以希望對現(xiàn)場金相檢測人員有參考作用。

2、便攜金相儀器和材料

現(xiàn)場用便攜式金相儀主要由專用顯微鏡頭、三維磁性支架、光源、WIFI圖像采集器等部件組成，儀器組裝完成后如下圖所示：

現(xiàn)場金相檢驗主要工作量在于檢測部位的反復磨光與拋光，以及對檢測部位的侵蝕。所使用的主要耗材和用途如下：

3、現(xiàn)場金相檢驗

3.1檢驗主要流程

金相檢驗主要流程如下所示：

3.2檢測部位準備

1、用安裝了砂輪片的電動角磨機去除檢驗部位的氧化皮、鐵銹、脫碳層等。檢測焊縫部位時，應打磨焊縫余高，與木材齊平。應控制打磨深度，保證部件剩余壁厚不小于其最小需用壁厚。

2、用砂紙由粗到細磨光檢測部位，每到砂紙磨光方向與上一道垂直。磨光時可戴上頭燈照射檢測部位，容易觀察到上一磨光工序的劃痕是否已完全去除。

3、用研磨膏涂至羊毛輪進行拋光，粒度由W10至W2.5依次進行，每道拋光后變換方向，可邊拋光邊噴灑無水酒精。臨近結(jié)束時，拋光力度應越來越輕，對于焊縫部位的最后拋光方向應垂直于焊縫熔合線。

3.3侵蝕

用鑷子夾持棉花團，蘸濕配制好的侵蝕液（對于碳鋼和低合金鋼而言一般用濃度為4%的硝酸酒精）從檢測部位的中心開始，以順時針涂圓圈方式向外運動，至打磨部位邊緣結(jié)束，此時順便清掃一下檢測部位邊緣，以防臟物污染檢測區(qū)。

侵蝕一般在10s至15s內(nèi)，應隨時觀察檢測部位的顏色變化。侵蝕完成后即噴上無水酒精進行清洗，清洗完成用吹風筒吹干檢測部位，以免留有水漬和污染物殘留影響觀察組織形貌。

3.4組織形貌觀察與圖像采集

使用合適倍數(shù)顯微鏡進行組織形貌觀察、分析，可先用低倍數(shù)鏡頭（如50～200倍）對整個部位進行觀察，再用高倍鏡頭對細節(jié)進行觀察。

便攜式金相可以通過WIFI圖像采集器連接至手機或平板電腦進行組織形貌觀察和圖像采集。為了獲得清晰顯示的圖像，除打磨部位需要平整外，采集過程應保持鏡頭無晃動的狀況。

焊縫部位的圖像采集應包含焊縫兩側(cè)母材區(qū)、熔合線（熱影響區(qū)）和焊縫金屬區(qū)的圖像。熔合線附近是產(chǎn)生裂紋、局部脆性破壞的發(fā)源地[3]。金相觀察有時很難找到熔合線，此時可把鏡頭切換至低倍觀察，利用焊縫金屬和熱影響區(qū)的晶粒度差別就很容易找出。

圖像采集時應記錄物鏡的倍數(shù)參數(shù)，以便在圖像軟件處理時顯示標尺的準確性。

3.5圖像處理和評定

使用儀器廠家自配的金相分析軟件對采集所得圖像進行處理，主要工作是在圖像上加載標尺，如下圖所示：

另外根據(jù)鍋爐或管道定期檢驗規(guī)則的要求對檢測部位顯微組織的珠光體球化和石墨化進行評級，檢驗材料珠光體球化或石墨化損傷嚴重程度，確保設(shè)備在檢驗周期內(nèi)的安全運行。

4、總結(jié)

便攜式金相由不需割樣損壞設(shè)備的特點，在特種設(shè)備定期檢驗現(xiàn)場是必不可少的儀器。要獲得一幅合格的金相照片，需要熟練掌握磨光、拋光和侵蝕等操作步驟。而對金相組織的觀察與評定，則需要具備一定金屬材料基礎(chǔ)知識。

參考文獻：

[1]國家質(zhì)檢總局.TSG G7002-2015 鍋爐定期檢驗規(guī)則[S].北京.新華出版社，2015

[2]國家質(zhì)檢總局.TSG D7005-2018 壓力管道定期檢驗規(guī)則——工業(yè)管道[S].北京.新華出版社，2018

[3]蔡宏偉.金屬材料金相檢驗[M].北京.科學普及出版社，2015

作者簡介：

檀發(fā)佳（1986—），男，工程師，從事特種設(shè)備檢驗檢測工作。