电站锅炉定期检验中的现场金相检验探讨

    摘 要：在电站锅炉定期检验工作中，现场金相检验是应用较广泛的技术手段，本文通过对现场金相检验的发展历程和金相检验优势、现场金相检验的具体操作方法几个方面，对电站锅炉定期检验中的现场金相检验技术进行简单的探讨。

    关键词：电站锅炉；定期检验；金相

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.193

    1 金相检验技术概述

    1.1 金相检验技术发展历程

    金相检验技术大致包含两种技术，一种是金属显微观察技术，另一种是摄像技术。随着当前科学技术的不断发展，如今又增添了电子显微镜和X射线衍射这种更为先进的微观技术。对于电站锅炉这种体积庞大且不可移动设备，通常采用便携式的显微镜或复型技术，因为不涉及对电站锅炉部件进行取样等步骤，所以该检验方式保证了电站锅炉不会在检验过程中受到破坏。随当下数码摄像技术的发展，利用数码摄相机对设备部件中的金相组织进行快速准确的拍摄和记录，大大提升了金相检验的质量和效率。

    1.2 金相检验技术的优势

    金相检验技术的优势最主要的是相比于其他检验技术可以更直观的了解金属材料内部组织的状态变化。在对电站锅炉定期检验时，现场金相检验的内容主要包括以下几个方面。首先是在检验完成后需要根据相关标准规定对检验内容进行评判，由于电站锅炉一直处于高温高压环境中，因此电站锅炉部件的金属材料会逐渐发生一系列变化，如珠光体球化、高温蠕变、回火脆化等，这些变化会对锅炉的使用性能造成严重的影响。随着科技的不断进步，在满足日常发电需求的同时电站锅炉的参数性能也在不断的提升，各地电站锅炉的整体质量和其金属材料的材质都普遍得到了加强。在金相检验过程中，首先要了解电站锅炉的使用期限和目前的使用状况，只有对其材质变化有了大致的了解才能让最终的检验结果更加准确可靠。

    2 电站锅炉现场金相检验操作方法

    现场金相法在当前电站锅炉现场检验中已经得到了极为广泛的应用，利用金相技术进行检验能保持设备的完整性不需要对锅炉部件进行切割取样，结合工作实际具体步骤如下。

    2.1 金相点的选取

    在选取金相点过程中，检测位置及比例首先要满足相关检验规程的规定。根据现场检测的实例来看，检测人员的取点位置有以下几种：第一，应当在设备的缺陷处进行取点，通过对这些金相点的分析判断缺陷生成的原因；第二，在设备温度最高的地方取点，看其材质是否出现变化；第三，在设备的大应力位置取点，分析设备在此处是否存在疲劳和裂纹等现象；第四，在设备硬度值反常区域取点；第五，对设备变形较为严重的部分进行取点，观察这部分金相组织的变化。

    2.2 金相组织的粗磨

    在金相组织粗磨过程时，采用的设备为电动角向砂轮机，在操作过程中应该选取80号砂轮片或者180号砂轮盘。在粗磨阶段需要调整好打磨的深度，打磨过于深时会损害设备的部件；打磨过于浅则不能去除部件表面的脱碳层，因为要先去除脱碳层才能对其下组织进行观测分析。所以注重控制打磨的深度才能顺利进行后续检测。

    2.3 金相组织的细磨

    在细磨阶段，要控制粒度标号，一般为180、320、480、600、800、1000等，每道细磨工序后都应变动约900抛磨方向，以消除上一道砂纸的抛磨划痕，最后配合电动羊毛磨头和金相研磨膏或金相抛光喷雾剂对其进行抛光。在细磨过程中，一定要保证打磨后的金相组织表面光滑平整。

    2.4 金相组织的抛光与浸蚀

    在抛光过程中，一般选用三种方法，即机械抛光法、化学抛光法和电解抛光法。在进行现场金相检验工作中通常选用机械抛光和化学抛光两种方法。机械抛光时，要掌控好抛光的时间和力度，抛光时间一般2～5分钟。抛光后用脱脂棉球蘸水或酒精对金相点表面的抛光残留物、灰尘等进行清理并吹干。化学抛光是用化学试剂对表面不均匀溶解，但只能使表面光滑，不能达到表面平整的要求。

    浸蚀是指化学试剂与试样表面起化学溶解过程，以显示金属的显微组织。电站锅炉中的碳钢、低合金钢（如20G、15CrMoVG、12Cr1MoVG、P22等）常用的化学浸蚀剂为4%的硝酸酒精，使珠光体发黑增加珠光体区域的衬度，以显示铁素体晶界。9%～12%Cr的高合金钢（如P91、P92等）常用的化学浸蚀剂为盐酸三氯化铁水溶液（比例为三氯化铁5g，盐酸50ml，水100ml）和盐酸苦味酸酒精溶液（比例为苦味酸1g，盐酸5ml，酒精100ml），以显示正火状态下的板条状马氏体组织或回火后破碎的、晶粒细小的回火马氏体组织。

    2.5 金相组织的观察

    现场金相组织进行观察时，先用低倍视场对整个检查面做整体观察，然后按照检测要求用高倍视场选取观察点，应选择具有代表性的视场和检测标准图谱进行对比，同一检查面选择视场数一般不少于3个。当被检工件结构或现场条件限制时可以采取金相復型手段，复型材料可采用醋酸纤维（AC）纸或有机玻璃片，具体制备方法参见DL/T652中的规定，然后在实验室内对复型薄膜进行观察，从而更加清楚明了的对金相组织的具体情况做出掌握与判断。

    2.6 金相组织老化评定

    对于珠光体钢最明显的特征是碳化物析出粒子的粗化和珠光体球化。对于非珠光体材料可采用综合考虑晶粒和晶界区域不同变化状况的方法进行老化评级。

    3 总结

    随着当前科技的不断进步和发展，在电站锅炉定检中现场金相检验技术也得到了广泛的应用。未来在电站锅炉检验中利用现场金相检验技术，并对该技术不断研发改进，不仅可以得到更为快速准确的检验效果同时也能节省人力物力。检验员需要结合待检设备的实际使用状况，将其进行科学合理高效的运用，才能达到最佳的检验效果，使电站锅炉的检验结果更加精确。

    参考文献：

    [1]上海交通大学《金相分析》编写组.金相分析[M].北京：国防工业出版社，1982.

    [2]DL/T884-2004 火电厂金相检验与评定技术导则[S].

    [3]DL/T773-2016 火电厂用12Cr1MoV钢球化评级标准[S].

    作者简介：胡韬（1985-），男，宁夏银川人，本科，工程师、检验师，主要从事超临界电站锅炉、压力容器、压力管道检验检测、金属监督及理化检验工作。