便攜式金相檢驗(yàn)在承壓特種設(shè)備定期檢驗(yàn)中的應(yīng)用

摘 要：便攜式金相儀應(yīng)用在特種設(shè)備檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，具有方便、無(wú)損等特點(diǎn)。金相檢驗(yàn)主要目的是為了獲得符合標(biāo)準(zhǔn)要求的圖片。本文簡(jiǎn)要介紹現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)的主要儀器和器材，以及現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)的操作要點(diǎn)。

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

1、前言

金相檢驗(yàn)是通過(guò)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(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。同時(shí)也是對(duì)金屬材料和在用特種設(shè)備進(jìn)行定期檢驗(yàn)或失效分析的主要方法?，F(xiàn)場(chǎng)便攜式金相檢驗(yàn)對(duì)于承壓類(lèi)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(wú)損的特點(diǎn)，得到很好的應(yīng)用。鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)程對(duì)于電站鍋爐主蒸汽管的焊縫和彎頭、過(guò)熱器管和閥門(mén)等需要進(jìn)行硬度和金相檢查;壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則對(duì)工作溫度≥450℃，運(yùn)行時(shí)間達(dá)到或超過(guò)6萬(wàn)小時(shí)的碳鋼、低合金耐熱鋼動(dòng)力管道以及運(yùn)行溫度在400℃～450℃之間，時(shí)間超過(guò)8萬(wàn)小時(shí)的需要進(jìn)行金相和硬度抽查[2]。

金相檢驗(yàn)主要目的是為了獲得符合標(biāo)準(zhǔn)要求的圖片。本文簡(jiǎn)要介紹了現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)的主要儀器和器材，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的操作要點(diǎn)，以希望對(duì)現(xiàn)場(chǎng)金相檢測(cè)人員有參考作用。

2、便攜金相儀器和材料

現(xiàn)場(chǎng)用便攜式金相儀主要由專(zhuān)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(chǎng)金相檢驗(yàn)主要工作量在于檢測(cè)部位的反復(fù)磨光與拋光，以及對(duì)檢測(cè)部位的侵蝕。所使用的主要耗材和用途如下：

3、現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)

3.1檢驗(yàn)主要流程

金相檢驗(yàn)主要流程如下所示：

3.2檢測(cè)部位準(zhǔn)備

1、用安裝了砂輪片的電動(dòng)角磨機(jī)去除檢驗(yàn)部位的氧化皮、鐵銹、脫碳層等。檢測(cè)焊縫部位時(shí)，應(yīng)打磨焊縫余高，與木材齊平。應(yīng)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(xì)磨光檢測(cè)部位，每到砂紙磨光方向與上一道垂直。磨光時(shí)可戴上頭燈照射檢測(cè)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(jìn)行拋光，粒度由W10至W2.5依次進(jìn)行，每道拋光后變換方向，可邊拋光邊噴灑無(wú)水酒精。臨近結(jié)束時(shí)，拋光力度應(yīng)越來(lái)越輕，對(duì)于焊縫部位的最后拋光方向應(yīng)垂直于焊縫熔合線。

3.3侵蝕

用鑷子夾持棉花團(tuán)，蘸濕配制好的侵蝕液（對(duì)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(cè)部位的中心開(kāi)始，以順時(shí)針涂圓圈方式向外運(yùn)動(dòng)，至打磨部位邊緣結(jié)束，此時(shí)順便清掃一下檢測(cè)部位邊緣，以防臟物污染檢測(cè)區(qū)。

侵蝕一般在10s至15s內(nèi)，應(yīng)隨時(shí)觀察檢測(cè)部位的顏色變化。侵蝕完成后即噴上無(wú)水酒精進(jìn)行清洗，清洗完成用吹風(fēng)筒吹干檢測(cè)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(jìn)行組織形貌觀察、分析，可先用低倍數(shù)鏡頭（如50～200倍）對(duì)整個(gè)部位進(jìn)行觀察，再用高倍鏡頭對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行觀察。

便攜式金相可以通過(guò)WIFI圖像采集器連接至手機(jī)或平板電腦進(jìn)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(guò)程應(yīng)保持鏡頭無(wú)晃動(dòng)的狀況。

焊縫部位的圖像采集應(yīng)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(shí)很難找到熔合線，此時(shí)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(shí)應(yīng)記錄物鏡的倍數(shù)參數(shù)，以便在圖像軟件處理時(shí)顯示標(biāo)尺的準(zhǔn)確性。

3.5圖像處理和評(píng)定

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

另外根據(jù)鍋爐或管道定期檢驗(yàn)規(guī)則的要求對(duì)檢測(cè)部位顯微組織的珠光體球化和石墨化進(jìn)行評(píng)級(jí)，檢驗(yàn)材料珠光體球化或石墨化損傷嚴(yán)重程度，確保設(shè)備在檢驗(yàn)周期內(nèi)的安全運(yùn)行。

4、總結(jié)

便攜式金相由不需割樣損壞設(shè)備的特點(diǎn)，在特種設(shè)備定期檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)金相組織的觀察與評(píng)定，則需要具備一定金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]國(guó)家質(zhì)檢總局.TSG D7005-2018 壓力管道定期檢驗(yàn)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(yàn)[M].北京.科學(xué)普及出版社，2015

作者簡(jiǎn)介：

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