承壓特種設備現場金相檢驗技術探究

【摘要】為了保障承壓類特種設備的安全運行，避免安全事故發生，對承壓類特種設備進行現場金相檢驗具有重要意義。通過對承壓特種設備現場金相檢驗的程序，以及實際操作進行分析探討，希望對特種設備檢驗和相關人員帶來借鑒參考價值。

【關鍵詞】承壓；特種設備；現場金相檢驗

【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

目前承壓類特種設備在我國石化、冶金、城鎮供暖、電力等行業中廣泛使用。這種承壓類特種設備往往需要面臨高溫、高壓、劇烈循環等苛刻環境，其會因溫度或壓力的影響而出現質變現象[1]，一旦承壓類特種設備存在重大隱患或缺陷，使用中極有可能出現泄漏、燃燒、爆炸等嚴重危害。在引發承壓特種設備運作的安全性能的所有因素中，承壓設備材料問題是一個比較大的問題，需要得到重視與解決[2]?，F場金相檢驗能夠對承壓特種設備的金屬材質進行微觀的檢查，檢查出其中最為細致的問題，能夠有效地促進承壓類特種設備的安全運作[3]。

1現場金相檢驗概述

現場金相檢測是一種研究金屬制件金相學的原位無損檢測技術，這種技術不需要去除任何部分，可直接在現場進行檢測，其本質上是實驗室金相檢測的一個延伸，對于一些在實驗室內難以進行檢測的大型組件，現場金相檢測技術能夠對其進行現場檢測。目前這種技術主要用于評估那些用在石化煉油廠，核能和燃煤電廠，余熱回收蒸汽發生器上的高溫組件的損傷情況和生命周期。

現場金相檢驗的一般程序包括檢驗前準備、檢驗部位選取、檢測面磨制、檢測面浸蝕、金相組織觀察、現場復型或者現場金相組織圖片采集、金相組織評定、出具檢驗報告等。

2現場金相檢驗的應用

2.1檢驗前準備

在進行現場金相檢驗之前要先了解被檢設備材料的鋼號、規格、熱處理狀態、焊接部位及焊接工藝等，然后根據被檢部位表面狀況，確認是否使用砂輪機打磨；根據現場材料的鐵磁性，確認是否使用非鐵磁性材料空中支架支撐；根據所檢材料的不同，配制合適的浸蝕劑。

2.2檢驗部位的選取

根據承壓特種設備運行情況、材料特點、加工工藝、熱處理過程、失效機制以及檢驗目的，盡量選取現場金相顯微鏡容易固定、觀察的位置、有代表性的部位進行檢驗。對于在役承壓特種設備，通常選擇溫度較高、應力較大的部位進行金相檢驗。在承壓特種設備上進行失效分析研究時，根據其失效特點，分別選取材料失效部位與完好部位進行對比檢驗分析。分析裂紋的產生原因時，分別選取裂紋源、擴展區、裂紋尾端進行檢驗。

2.3檢測面的磨制

一般采用在設備上打磨方式，以達到不影響部件的完整性，并可在部件上進行長期監控的目的。根據檢驗部位氧化皮情況，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；對于焊接接頭，還須去除焊縫余高，再進行下一步粗磨。

為拋磨機裝上細拋磨盤，調節合適的速度對檢測部位進行來回拋磨，觀察到檢測部位表面呈現劃痕較淺、方向一致時完成粗磨工作。磨制檢測部位時，被檢面要與拋磨盤相互平行，手握拋磨機務求平穩、用力均勻、壓力適中，磨制時間不宜過長。

為拋磨機裝上精磨拋光盤，在檢測部位均勻涂上膏狀研磨膏或者拋光噴霧劑，調節合適的速度對檢測部位進行來回精磨拋光，觀察到檢測部位表面呈現鏡面且無劃痕時完成拋光工作。拋光完成后，使用無水乙醇或丙酮等有機溶劑對檢測部位進行清洗，將拋光殘留物質清洗干凈。

2.4檢測面浸蝕

經拋光和現場金相顯微鏡檢查合格的檢測部位，可采用化學浸蝕或者電解浸蝕的方法對檢測部位進行浸蝕。根據被檢部位的化學成分及檢驗目的，確定浸蝕液的成分、浸蝕溫度和浸蝕時間，以能準確顯示缺陷為準。常用化學浸蝕劑及浸蝕條件見表1。

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

浸蝕完畢將檢測部位表面上的腐蝕產物沖洗掉。但注意不要沾污、劃傷或用手觸摸被檢表面，沖洗后應立即吹干。浸蝕后若發現浸蝕面有金屬擾亂現象，原組織不能顯示時，可重新輕拋后再行浸蝕。當擾亂現象過于嚴重或用此法不能全部消除時，則試樣須重新磨制。若浸蝕程度不足時，視具體情況可繼續進行浸蝕，或重新拋光后再行浸蝕。若浸蝕過度時，一般可重新拋光后再行浸蝕。當浸蝕過度嚴重時，則須重新磨制，并經拋光后再次浸蝕。

2.5金相組織觀察

根據所要放大的倍數選擇相匹配的物鏡和目鏡。調節光源的強度，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部位的全貌，選擇有代表性的視場，然后根據檢驗的目的和評定標準的要求，放大到適當的或者規定的放大倍數進行檢驗。

2.6現場金相組織圖片采集

如果現場條件允許的情況下，推薦采用工業數碼相機（或圖像采集器）進行現場金相組織采集，獲取滿足相關標準要求的金相組織圖片。觀察清晰的金相組織后，取下目鏡，將工業數碼相機（或圖像采集器）與適配器連接，將適配器插入目鏡筒，打開工業數碼相機（或圖像采集器），調節現場金相顯微鏡微調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金相組織評定

對金相組織的判定、評級均應符合國家標準、行業標準或者相關的技術文件規定。金相組織形態、粗細、分布的評級，應對照相關標準中的評級圖，放大倍率、視場大小、區域、視場數應與標準保持一致。具體評定分類見表3。

2.8檢驗報告

檢驗報告應根據相應標準如實有效的記錄檢測數據和照片，必要時應附有示意簡圖，同時還要標明金相組織顯示方法、使用的浸蝕劑種類、金相組織的放大倍數或者標尺等信息。

3結語

現場金相檢驗是對承壓類特種設備常規檢驗的一種強化及補充，現場金相檢驗技術對于承壓類特種的安全運行非常重要。在檢驗過程中，相關檢測人員需要結合實際需求，嚴格遵循檢驗標準和現場金相檢驗步驟進行承壓類特種設備進行檢驗，進而保證此種檢驗方法可以在實際中發揮出其應有的作用，及時找出設備中的隱患，為特種設備的使用提供一份安全保障。

【參考文獻】

[1]郭忠杰.現場金相檢驗在承壓類特種設備檢驗中的運用[J].中國戰略新興產業，2020（6）：171.

[2]常青.淺談承壓類特種設備檢驗的現場金相檢驗[J].黑龍江科技信息，2015（19）：32.

[3]劉耀文.探討承壓類特種設備無損檢測現狀[J].廣東科技，2013（30）：107.

【作者簡介】

徐曉東，男，1963年出生，高級工程師，學士，研究方向為標準化與檢驗檢測。

（編輯：李鈺雙）