承压特种设备现场金相检验技术探究

【摘要】为了保障承压类特种设备的安全运行，避免安全事故发生，对承压类特种设备进行现场金相检验具有重要意义。通过对承压特种设备现场金相检验的程序，以及实际操作进行分析探讨，希望对特种设备检验和相关人员带来借鉴参考价值。

【关键词】承压；特种设备；现场金相检验

【DOI编码】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

目前承壓类特种设备在我国石化、冶金、城镇供暖、电力等行业中广泛使用。这种承压类特种设备往往需要面临高温、高压、剧烈循环等苛刻环境，其会因温度或压力的影响而出现质变现象[1]，一旦承压类特种设备存在重大隐患或缺陷，使用中极有可能出现泄漏、燃烧、爆炸等严重危害。在引发承压特种设备运作的安全性能的所有因素中，承压设备材料问题是一个比较大的问题，需要得到重视与解决[2]。现场金相检验能够对承压特种设备的金属材质进行微观的检查，检查出其中最为细致的问题，能够有效地促进承压类特种设备的安全运作[3]。

1现场金相检验概述

现场金相检测是一种研究金属制件金相学的原位无损检测技术，这种技术不需要去除任何部分，可直接在现场进行检测，其本质上是实验室金相检测的一个延伸，对于一些在实验室内难以进行检测的大型组件，现场金相检测技术能够对其进行现场检测。目前这种技术主要用于评估那些用在石化炼油厂，核能和燃煤电厂，余热回收蒸汽发生器上的高温组件的损伤情况和生命周期。

现场金相检验的一般程序包括检验前准备、检验部位选取、检测面磨制、检测面浸蚀、金相组织观察、现场复型或者现场金相组织图片采集、金相组织评定、出具检验报告等。

2现场金相检验的应用

2.1检验前准备

在进行现场金相检验之前要先了解被检设备材料的钢号、规格、热处理状态、焊接部位及焊接工艺等，然后根据被检部位表面状况，确认是否使用砂轮机打磨；根据现场材料的铁磁性，确认是否使用非铁磁性材料空中支架支撑；根据所检材料的不同，配制合适的浸蚀剂。

2.2检验部位的选取

根据承压特种设备运行情况、材料特点、加工工艺、热处理过程、失效机制以及检验目的，尽量选取现场金相显微镜容易固定、观察的位置、有代表性的部位进行检验。对于在役承压特种设备，通常选择温度较高、应力较大的部位进行金相检验。在承压特种设备上进行失效分析研究时，根据其失效特点，分别选取材料失效部位与完好部位进行对比检验分析。分析裂纹的产生原因时，分别选取裂纹源、扩展区、裂纹尾端进行检验。

2.3检测面的磨制

一般采用在设备上打磨方式，以达到不影响部件的完整性，并可在部件上进行长期监控的目的。根据检验部位氧化皮情况，选择是否采用手工砂轮打磨的粗磨方式去除氧化皮，打磨至露出金属光泽为止；对于焊接接头，还须去除焊缝余高，再进行下一步粗磨。

为抛磨机装上细抛磨盘，调节合适的速度对检测部位进行来回抛磨，观察到检测部位表面呈现划痕较浅、方向一致时完成粗磨工作。磨制检测部位时，被检面要与抛磨盘相互平行，手握抛磨机务求平稳、用力均匀、压力适中，磨制时间不宜过长。

为抛磨机装上精磨抛光盘，在检测部位均匀涂上膏状研磨膏或者抛光喷雾剂，调节合适的速度对检测部位进行来回精磨抛光，观察到检测部位表面呈现镜面且无划痕时完成抛光工作。抛光完成后，使用无水乙醇或丙酮等有机溶剂对检测部位进行清洗，将抛光残留物质清洗干净。

2.4检测面浸蚀

经抛光和现场金相显微镜检查合格的检测部位，可采用化学浸蚀或者电解浸蚀的方法对检测部位进行浸蚀。根据被检部位的化学成分及检验目的，确定浸蚀液的成分、浸蚀温度和浸蚀时间，以能准确显示缺陷为准。常用化学浸蚀剂及浸蚀条件见表1。

化学浸蚀的操作有滴蚀和擦蚀，将腐蚀液滴到抛光好的检验部位上，或者用镊子夹取棉花球蘸取腐蚀液在检验部位表面擦拭，观察腐蚀的部位失去光泽至灰暗后，立即用无水乙醇或丙酮等有机溶剂冲洗干净。高倍观察时，腐蚀可以稍微浅一些；低倍观察时，腐蚀可以稍微深一些。电解浸蚀主要用于难以化学浸蚀的不锈钢、高合金钢、耐热钢等化学稳定性高的金属及合金。常用电解浸蚀剂及浸蚀条件见表2。

浸蚀完毕将检测部位表面上的腐蚀产物冲洗掉。但注意不要沾污、划伤或用手触摸被检表面，冲洗后应立即吹干。浸蚀后若发现浸蚀面有金属扰乱现象，原组织不能显示时，可重新轻抛后再行浸蚀。当扰乱现象过于严重或用此法不能全部消除时，则试样须重新磨制。若浸蚀程度不足时，视具体情况可继续进行浸蚀，或重新抛光后再行浸蚀。若浸蚀过度时，一般可重新抛光后再行浸蚀。当浸蚀过度严重时，则须重新磨制，并经抛光后再次浸蚀。

2.5金相组织观察

根据所要放大的倍数选择相匹配的物镜和目镜。调节光源的强度，使在目镜下观察到的金相组织最清晰和衬度最好。一般先在低倍下观察检测部位的全貌，选择有代表性的视场，然后根据检验的目的和评定标准的要求，放大到适当的或者规定的放大倍数进行检验。

2.6现场金相组织图片采集

如果现场条件允许的情况下，推荐采用工业数码相机（或图像采集器）进行现场金相组织采集，获取满足相关标准要求的金相组织图片。观察清晰的金相组织后，取下目镜，将工业数码相机（或图像采集器）与适配器连接，将适配器插入目镜筒，打开工业数码相机（或图像采集器），调节现场金相显微镜微调旋钮至屏幕上金相组织清晰，即可采集金相组织图片，并附上测微尺定倍后的比例尺，以便分析人员确定倍率以及定量分析。

2.7金相组织评定

对金相组织的判定、评级均应符合国家标准、行业标准或者相关的技术文件规定。金相组织形态、粗细、分布的评级，应对照相关标准中的评级图，放大倍率、视场大小、区域、视场数应与标准保持一致。具体评定分类见表3。

2.8检验报告

检验报告应根据相应标准如实有效的记录检测数据和照片，必要时应附有示意简图，同时还要标明金相组织显示方法、使用的浸蚀剂种类、金相组织的放大倍数或者标尺等信息。

3结语

现场金相检验是对承压类特种设备常规检验的一种强化及补充，现场金相检验技术对于承压类特种的安全运行非常重要。在检验过程中，相关检测人员需要结合实际需求，严格遵循检验标准和现场金相检验步骤进行承压类特种设备进行检验，进而保证此种检验方法可以在实际中发挥出其应有的作用，及时找出设备中的隐患，为特种设备的使用提供一份安全保障。

【参考文献】

[1]郭忠杰.现场金相检验在承压类特种设备检验中的运用[J].中国战略新兴产业，2020（6）：171.

[2]常青.浅谈承压类特種设备检验的现场金相检验[J].黑龙江科技信息，2015（19）：32.

[3]刘耀文.探讨承压类特种设备无损检测现状[J].广东科技，2013（30）：107.

【作者简介】

徐晓东，男，1963年出生，高级工程师，学士，研究方向为标准化与检验检测。

（编辑：李钰双）