收稿日期：2020-04-02
第一作者：广新亮（1986—），男，助理工程师，本科，主要从事锅炉压力容器质量管理工作。E-mail ：xl.guang@jlianco
DOI ：10.16056/j.2096-7705.2020.02.020
摘要：在锅炉产品制造中，材料的金相检验多为破坏截取试样，后在实验室检验分析，但检验过程受限工件尺寸影响和耗时较长。而采用便携金相观察试件，配合快速制样设备和金相图片采集软件，可以实现快速非破坏性材料的金相组织检验，实践应用表明该检验技术能解决锅炉大型部件和构件、管道等要求快速非破坏性微观组织检验，且检验步骤简便快速，对锅炉产品制造、现场安装服务工序中需金相检验检测有很好的指导意义。关键词：快速金相；微观金相；零部件金相；锅炉安装现场金相中图分类号：TK226 文献标志码：B
文章编号：2096－7705（2020）02－0095－
04
GUANG Xinliang,WU Xian,ZHAI Fuxin
（Jianglian Heavy Industry Group Co.,Ltd.,Nanchang 331700,China
）
In the manufacture of boiler products,the metallographic test procedure for the material is to destroy the intercepted
sample and then test and analyze it in the laboratory.The test process is relatively time-consuming.The use of portable metallographic observation equipment,combined with rapid sample preparation equipment and metallographic image acquisition software,can achieve rapid non-destructive metallographic examination of materials.Practical application shows that this inspection technology can solve the requirements of large boiler components and components,pipelines the non-destructive microstructure inspection,and the inspection steps are simple and fast,which has a good guiding significance for the metallurgical inspection and analysis in the boiler product manufacturing and field installation
process.
rapid metallography;microscopic metallurgy;metallurgy of parts;metallurgy of boiler installation site
快速金相检验技术在锅炉制造中的应用
广新亮，吴
限，翟福欣
（江联重工集团股份有限公司，南昌331700）
引言
近年随着我公司锅炉产品品种和数量逐年增多，由材料失效引起的质量问题也是日益增多，而金相
检验是材料失效分析方法中最为重要的一环[1]，它能及时掌握材料在制造和运行中的安全状况，方便锅炉制造工艺的及时优化改进。但目前的金相检验方式多为破坏取样，再经过机加工和实验室磨制、抛光、腐蚀等过程[2]，最后在实验室的台式显微镜上观
察，其取样方式和加工过程在一些实际应用中很难实施，而对于现场金相检验的应用，可以解决以上问题，直接定点在母材上进行现场检验工作，更好地对设备使用环境（腐蚀、温度）等情况进行判断，并利用其它检测方法来材料的劣质化情况[3]。但在实际应用中要严格遵循操作步骤，出现场检验误差，积累现场金相检验经验，通过比对实验室数据，提高现场金相检验效率[4]，为产品质量保驾护航。本文总结了现场金相技术的优缺点，并介绍了其在锅炉
制造中的应用情况。
1现场快速金相检验技术概述
在压力容器、储罐和锅炉、管道和大型的机件或构件上，做金相组织的无损检验时，可直接按技术要求在其设备及构件上选定检验部位[5]，来进行金相组织的检验和评定。这种无需进行切取试样（非破坏性）直接在设备及构件部位做金属材质的显微组织观察检验及评定的方法，称为现场金相检验。现场快速金相技术，检测速度快捷，灵活性高，检测的部位可以随意增加，观察部位不受限制，组织在热处理中的变化可追溯性强[6]。
1.1检测设备
现场金相检测设备不同于实验室金相检测，它一般是由1台小型金相显微镜组成、1台小型手提式电动抛光器、1台小型电动磨光砂轮机等组成的主要现场金相检验设备，小型金相显微镜的底座带磁力（也有其他结构形式，如吸盘式），主要保证工作时可吸附在工件上。
金相照片采集有2种方式，金相复膜或数字照片采集[7]，随着数字影像的发展，数字照片采集技术是发展趋势。在现场检验时，除备好以上设备外，还应配备1个电热吹风机、金相砂纸、抛光磨料（研磨膏或抛光喷雾剂）、脱脂棉、电解抛光液及浸蚀剂（事先配好的）、酒精及其他必需使用的物品等，方能提高检验作业效率。
1.2现场金相检验步骤
检验步骤主要为粗磨、细磨、抛光、腐蚀4个步骤[8]。
1）用砂轮机（推荐弹性抛光盘）打磨检测部位，取出事先准备的金相砂纸按粒度的粗细分别进行机械或手工磨制，达到表面划痕朝一个方向即可。
2）利用微型电动抛光器抛光，在磨头表面涂上研磨膏进行抛光，抛光要视检测表面情况适当调整力度和次数，避免试样表面发热影响组织观察。
3）抛光面经过细磨抛光后，可用显微镜放大100倍观察是否抛光良好。
4）抛光面经清水或酒精清洗后，利用脱脂棉蘸取侵蚀剂进行腐蚀，观察腐蚀面颜的深浅，利用酒精冲洗，用电热吹风机吹干，随后可用现场金相显微镜进行组织观察并采集金相图片。
1.3现场金相检验的优缺点
1.3.1现场金相优点
1）现场检验时不会破坏被检零部件，检验时严格按操作规程执行，基本对被检物无任何影响。
2）检验时基本不受零部件形状外观、及大小影响[9]，只要被检物件有适合空间和平台能检测即可，带有照片采集系统，能够清晰采集金相照片留存。
1.3.2现场金相缺点
1）因制样都是在工件表面进行，而现场制样的工作环境（如灰尘、潮湿）等、工件表面结构及厚度都对金相结果观察有一定的影响[10]。
2）现场金相检验和割样取样有区别，金相试样观察面一般为横向，而现场零部件表面为金属材料的轧制方向，对于部分合金钢材料的组织有异同，一定程度上可能影响组织判定。
2锅炉制造中现场金相的应用
2.1锅炉安装服务的应用晶粒度检测
目前金相组织检测行业标准GB/T13298—2015《金属显微组织检验方法》中第8条、DL/T884—2004《火电厂金相检验与评定技术导则》都涉及现场金相检验方法[11]，证实该方法在标准规范内检测数据是可靠的，行业内锅炉安装服务应用较多。笔者多次通过现场金相检验技术应用，发现该方法简便易行，但在现场检测时受工作环境有一定影响，为保证操作安全，需2人配合操作，制样时也应避免其他环境干扰，操作步骤为粗磨、细磨、抛光、腐蚀、金相图片采集，其主要设备如图1所示，测试后的微观金相图片组织清晰可见。
现场金相技术应用在锅炉安装场景优势明显，主要有以下几方面。
1）安装工序完工后能较直观地判定材料是否正
图1
锅炉现场金相采集主要仪器及采集照片
（d）T91现场金相组织（×200）
（b）
微型电动抛光机（a）现场金相显微镜
（c）
现场金相照片采集器
常，较其他检测方法可靠。如某现场锅炉管T91金
相组织为索氏体+铁素体，有明显的铁素体块状出现，证明组织不正常，应调整现场热处理或焊接工艺参数，或对其进行返工，正常T91组织应为回火马氏体或回火索氏体[12]，有清晰的板条马氏体形貌（
见图2）。
2）可以快速实现安装部件焊缝的非破坏性金相组织观察。由于现场安装对接焊缝较多，其他检测方法不足以判定时，需进行金相抽检，在判断焊缝组织是否有异常，比如：是否有魏氏组织、组织不均匀
等异常组织时[13]，如果破坏取样观察的话，将至少截取1段试样，后期则需人工加管段修复，即又增加了1道焊口，大大增加了现场工作量和质量隐患。
2.2零部件成品的应用
由于锅炉零部件成品较多，且不方便破坏检测，通常成品零部件检测都是厂家供货按炉批号附带试样，不能完全保证真实产品组织性能是否符合标准要求，而现场金相检测可以随机抽取试样，在零部件材质判定方面简单可靠[14]。
如某些大型铸锻件材料化学成分检测几乎完全相同，很难区分，但由于材料加工工艺不同，最后组织性能相差较大，如某球磨铸铁件RQTSi5，前期经常反馈材料性能下降，经过化学成分检测，并无异常，最后通过现场金相检测发现该铸件无球磨状组织，材料金相组织应为球磨状组织+铁素体[15]
（见图3），而实际是菊花状灰铁（见图4），通过现场金相可以快速判定材料是否混料，减少类似质量事故的发生。综上，现场金相应用在零部件成品检
测上有以下优势：
1）能准确识别零部件的组织，减少材料混料的发生；
2）实物检测真实性高，直接在工件上观察分析，避免了随货试样的漏检；
鉴于现场金相检验与实验室检测有所差异，应
通过现场试验确定试验步骤，制定现场金相操作规程，并且出与试验室金相检验不同点，提高检验
效率。2.3
热处理后部件检测应用
锅炉产品部件在制造过程中，由于材质和制造
工艺的影响，最后可以通过热处理来消除不利影响，但热处理工艺是否适宜需多方面试验数据支撑，而金相检测就是主要测试数据之一，目前大部分锅炉制造厂热处理多为天然气炉，和实际模拟热处理试样的电炉有所区别，通过抽查分析热处理后产品零部件的金相组织有重要的参考价值，如锅炉材料TP347H 、T91、12Cr1MoVG 等合金钢材料对热处理工艺参数影响较大。
现场金相检测能准确反映材料热处理前后组织变化。TP347H 原始组织为奥氏体组织见图5，图中奥氏体晶界明显，有孪晶。但如热处理后组织或晶
图2正常T91金相组织（×400
）
图3正常铸铁件组织（×100
）
图4
实际检测铸铁件组织（×100）
图5
正常TP347H 金相（×200
）
粒度有明显变化的话，奥氏体晶界不明显，晶粒粗
大，孪晶增多，黑颗粒物增多（见图6），这种情况应考虑固溶热处理工艺是否得到，如12Cr1MoVG 钢管组织主要观察珠光体的变化，是否晶粒度粗大，并有珠光体球化现象，由于现场金相观察清晰度较实验室条件有限，不宜评级时，应参照工件表面附近未热处理的正常组织对比判别。
3结论
现场快速金相技术能直观观察材料组织性能是
否达标，其操作步骤简单，非破坏性取样，检验效率高，可直观、准确识别锅炉材料，极大地方便了操作者快速判定材料的组织。其检验方法符合国家行业标准要求，在实际锅炉现场安装、锅炉零部件抽查、锅炉零部件热处理检验3个方面有应用推广价值。但在锅炉制造中影响材料组织性能因素有很多，如焊接、原材料冶炼、热处理、校正等，在检验前应充分调查了解材料牌号、材料热处理状态、检验部件的数量、及相关检验标准，以确定现场金相所需的腐蚀剂，对于合金钢组织还应多观察几处，
综合评判材料的优劣。参考文献
[1]潘明丽.浅谈锅炉检验的重要性及检验方法[J].科学技术创
新,2019(4):177-178.[2]胡韬.电站锅炉定期检验中的现场金相检验探讨[J].山东工业技术,2019(10):208.
[3]曹
丹，皮艳慧.浅谈现场金相检验在承压类特种设备检验
中的应用[J].中国设备工程,2018,12(8):108-109.[4]王大刚，权
磊，王振江.浅析现场金相检验在承压类特种
设备检验中的应用[J].河南科技,2013(14):67-67.
[5]齐晓冰.现场金相检验在承压类特种设备检验中的应用[J].
中国新技术新产品,2016(14):49-50.
[6]孟繁熙.现场金相检验在承压类特种设备检验中的运用[J].
中国新技术新产品,2019(19):40-41.
[7]刘宗昌，李一鸣.钢的显微组织识别[J].金属热处理,2016
(8):199-204.
[8]别尔兰·贾纳依汉，木合塔尔·买买提伊明.电站锅炉部件检
验中现场金相检验技术的操作方法[J].装备制造技术,2016,3(7):249-250.
[9]吴薛冬.现场金相检验在承压类特种设备检验中的作用分
析[J].装备维修技术,2020(1):114.
[10]张雪涛.现场金相检验技术及误判案例分析[J].理化检验
(物理分册),2019,51(9):639-662.
[11]国家能源局.火电厂金相检验与评定技术导则:DL/T 884
—2004[S].北京：中国电力出版社,2004.
[12]田晓璇.P91钢现场快速金相检验方法[J].理化检验(物理
分册),2015,51(12):867-869.
[13]陈伯蠡.焊接冶金原理[M].北京：清华大学出版社,1991.[14]朱晓智.现场金相检验方法在承压类特种设备检验中的运
用初探[J].化工管理,2017(36):168.
[15]周继扬.铸铁彩金相学[M].北京：机械工业出版社,2002.
图6热处理后TP347H 金相（×200
）
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议