（电力集团油田热电HSE质量监督站 黑龙江大庆市 163000）
摘要：针对油田热电厂金属实验室在对我厂4台机组中近年大量使用的高Cr合金光谱材质检验中产生的一些定性分析存在偏差等问题，从光谱原理与实际对比分析问题产生原因，并提出解决办法。
关键词：光谱检验；定性分析；高Cr合金；解决办法
1 概述
火力发电厂的管道及其附件、紧固件大多处于高温高压工作状态，并多数使用不同牌号的合金钢材料，由于工况不同，因而对材质钢号要求十分严格，《火力发电厂金属技术监督规程》规定对受监范围内所用部件安装使用前必须进行光谱材质鉴定严防材料错用。所以光谱检验分析是确保火力发电厂金属监督范围内各类管道和部件及焊接接头安全运行的重要手段之一，其主要检验目的就是验证金属材料具体钢号防止金属材料混用错用。
我厂原#1-#3机组由于温度压力相对较低，使用的合金金属材料相对较少，光谱检验的主要对象只是12Cr1MoV、12Cr2MoWVTiB、10CrMo910等几种钢号，由于这几种材质合金含量低，按常规检验方法即可快捷准确地完成材料的定性与半定量分析。近些年随着我厂#1-#3机组锅炉过热器管排相继由12Cr1MoV 低合金材质更换为T91新型高合金材质，去年投产运行的300MW、#4机组更是大量采用了A335P91、15NiCuMoNb5、1Cr18Ni9Ti、15CrMoG等高合金材质管道，在运用光谱检验对其进行材质验证时，和原来掌握的低合金材质相比虽然同是铁基合金，但由于合金含量高、所含元素多，看谱镜视场中谱线杂乱，原来所用的定性、定量判别谱线受到严重的干扰，特别是现场检验时，由于光谱仪受其它电器干扰时易造成谱线闪烁，再加上现场光线对看谱镜光栅影响造成看谱镜视场过明或是过暗，这些因素都严重影响谱线的观察与判别，稍有疏忽就容易发生误判从而造成材料的错用。
2、金属元素“铬（Cr）”在光谱检验定性分析的重要性
合金钢中加入Cr元素的主要目的是提高钢的抗氧化能力和耐腐蚀及耐磨能力，在一定含量之内，Cr还能提高钢的持久强度和蠕变极限，因上述特点，火力发电厂广泛采用的合金钢大部分都含有Cr元素。而因使用部位不同，Cr元素的含量差别也很大，从低合金钢12Cr1MoV的0.7%到高合金钢1Cr18Ni9Ti的20%。而合金钢中其它元素，如钼（M0）、钒（V）、钨（W）、钛（Ti）等元素在合金钢中的含量却相对固定，一般含量只有0.1%~1%，在实际光谱检验分析中只做出定性分析（证明含量有无）即可。所以，在我厂常用合金材料钢号的鉴定中，准确判定Cr元素的含量（半定量）即可判别合金材料的实际钢号。
3、低Cr合金的定性分析
因我厂原老机组中大部分受监金属部件都为低Cr合金，在光谱检验分析中主要依据光谱图中黄绿区域的Cr5、Cr6谱线与周边其他标志谱线对比进行定性与半定量分析，因合金含量低，光谱视场中基本没有干扰谱线，只要光谱仪电弧激发稳定谱线无闪烁，基本能够快速准确地完成分析对比。谱线如图1所示。
5、Cr2谱线定性及半定量方法
随着Cr元素含量逐渐增多，常规使用的Cr5、Cr6谱线图区域干扰线随之增多，谱线对比也越发困难。为解决谱线干扰问题，我们依据光谱原理，对其它不常用的Cr元素谱线进行了大量对比分析后终于筛选出相同条件下干扰线最少的蓝紫区域中的Cr2谱线对比Fe1、Fe2、Fe3 三条谱线对高Cr合金进行定性及半定量分析的新方法。
通过对十余块含量0.5%~20%的含Cr标钢的多次对比，我们发现Cr2线及周边几条Fe基准线在Cr含量高的情况下亮度最为稳定、周边基本无干扰线产生，而且还发现Cr2线还具有一重要特性就是含量大于6%时才会出现，而我厂近年来使用的主要钢号如A335P91、T91等Cr含量都大于6%，Cr2线正好可以作为区分含Cr量高低的定性标志线：Cr1线没有出现即可确定试件为低合金材质，反之，Cr2线出现即可确定试件为高合金材质。确定具体的钢号时，只要通过Cr2线与其附近其它亮度稳定的标志线进行对比确定含量从而确定具体钢号。通过大量对对比试验，我们选择了Fe1、Fe2、Fe3作为判定Cr含量的标志比较线，具体谱线图见图3、高Cr合金半定量分析方法见表2：
确定了上述具体对比参数后即可对试件进行光谱检验以便确定钢号，检验时，首先按照原有方法确定对钼（M0）、钒（V）、钨（W）、钛（Ti）等元素进行定性分析，完成后光谱视场调整到蓝紫区域，找到Fe1、Fe2线位置后最后对Cr元素进行定性及半定量分析。
（1）Fe1、Fe2线后如果未出现Cr2线，即可确定Cr元素含量在6%以下，即可确定为低Cr合金，此时可把光谱视场调到Cr5、Cr6谱线处的黄绿区域按照低Cr合金分析方法进行半定量分析，得出数据后再结合先前对钼（M0）、钒（V）、钨（W）、钛（Ti）等元素的定性分析结果确定具体钢号。（图3）
（2）Fe1、Fe2线后出现Cr2线，即可确定Cr元素含量在6%以上，即可确定为高Cr合金，（图3），之后，用Cr2线与定量线Fe1、Fe2、Fe3进行亮度对比最终对Cr元素进行半定量分析，得出含量数据后再结合先前对钼（M0）、钒（V）、钨（W）、钛（Ti）等元素的定性分析结果确定具体钢号。
6、应用时的注意事项
（1）使用Cr2线进行定性及半定量分析时，电极电弧需稳定一段时间后（15秒）才可进行看谱分析。（因电极污染，即使低Cr合金Cr2线有时也会闪烁出现，但电弧稳定后闪烁即可消失，此时才可对Cr2线进行分析）
（2）确定钢号为高T/P91材质钢号后，试件检验时的电弧痕迹需用砂纸打磨掉，防止试件出现表面裂纹。
7、应用效果及需改进方面
应用效果：该方法经过一年多的实际应用，因操作简单、谱线特征明显、容易对比不但极大地提高了检验工作效率更是完全杜绝了高Cr合金材料钢号鉴别的偏差，经过对几十件检验过的试件进行的抽查验证，定性与半定量准确率均达到100%，可有效防止机组检修中因金属材料混用错用带来的各种爆管隐患从而保障机组安全平稳运行。
需改进方面：改进后的高Cr合金半定量分析方法因所用的含Cr标钢对比试块钢号数量有限，因而造成对比后的半定量含量数据梯度范围过大，虽能满足我厂常用高Cr合金的半定量分析，但对于某些合金含量特殊的异种合金钢进行半定量分析时可能会造成测试精度偏差的问题，还需日后购进或是收集更多钢号标钢进行更大范围对比更好的完善Cr2谱线定性及半定量方法。
论文作者:刘晓伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/8
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