【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(fā)生，對承壓類特種設備進行現(xiàn)場金相檢驗具有重要意義。通過對承壓特種設備現(xiàn)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(xiàn)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(zhèn)供暖、電力等行業(yè)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(huán)等苛刻環(huán)境，其會因溫度或壓力的影響而出現(xiàn)質變現(xiàn)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(xiàn)泄漏、燃燒、爆炸等嚴重危害。在引發(fā)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]。現(xiàn)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(xiàn)場金相檢驗概述

現(xiàn)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(xiàn)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(nèi)難以進行檢測的大型組件，現(xiàn)場金相檢測技術能夠對其進行現(xiàn)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(fā)生器上的高溫組件的損傷情況和生命周期。

現(xiàn)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(xiàn)場復型或者現(xiàn)場金相組織圖片采集、金相組織評定、出具檢驗報告等。

2現(xiàn)場金相檢驗的應用

2.1檢驗前準備

在進行現(xiàn)場金相檢驗之前要先了解被檢設備材料的鋼號、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，確認是否使用砂輪機打磨；根據(jù)現(xiàn)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(jù)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(jù)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(xiàn)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(jù)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(chǎn)生原因時，分別選取裂紋源、擴展區(qū)、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(jiān)控的目的。根據(jù)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(jié)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(xiàn)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(wěn)、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(jié)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(xiàn)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(jīng)拋光和現(xiàn)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(jù)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(wěn)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(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，可重新輕拋后再行浸蝕。當擾亂現(xiàn)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(xù)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(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。調節(jié)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(jù)檢驗的目的和評定標準的要求，放大到適當?shù)幕蛘咭?guī)定的放大倍數(shù)進行檢驗。

2.6現(xiàn)場金相組織圖片采集

如果現(xiàn)場條件允許的情況下，推薦采用工業(yè)數(shù)碼相機（或圖像采集器）進行現(xiàn)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(yè)數(shù)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(yè)數(shù)碼相機（或圖像采集器），調節(jié)現(xiàn)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(yè)標準或者相關的技術文件規(guī)定。金相組織形態(tài)、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(qū)域、視場數(shù)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(jù)相應標準如實有效的記錄檢測數(shù)據(jù)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(shù)或者標尺等信息。

3結語

現(xiàn)場金相檢驗是對承壓類特種設備常規(guī)檢驗的一種強化及補充，現(xiàn)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(xiàn)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(fā)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(xiàn)場金相檢驗在承壓類特種設備檢驗中的運用[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2020（6）：171.

[2]常青.淺談承壓類特種設備檢驗的現(xiàn)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(xiàn)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）