摘要：特种设备作为一种高危设备，它在使用中的安全性与稳定性是生产应用中的重要部分，为此对于特种设备的检验是其投入使用中的重要环节，尤其是对于承压类特种设备的检验需要从其失效形式进行研究，以此作为基础探讨在实际中应用的现场金相检验方法，从而使检验工作更加标准化，进而使承压类特种设备可以稳定、安全地投入生产使用中。
关键词：现场金相检验；承压类；特种设备检验；应用
引言
特种设备安全管理一直贯彻从设计制造、安装、使用管理、定期检验全过程的监管方式，并特别强调定期检验的重要性。而承压类特种设备失效原因绝大多数是在使用过程中产生，因此按规范要求进行定期检验，是加强特种设备监管的重要环节。在工况、环境因素的影响下，相当部分承压类的特种设备失效前主要以材质劣化的形式表现出来，通过现场金相检验能直观的对失效材质组织结构进行观察，记录、分析，通过与正常组织形态进行比较，得出直观、可靠的检验结论，因此是检验过程中的重要的检验手段。
一、金相检验技术
金相检验是一种理化无损检验技术，在被检对象不破坏的前提下能够对金属部件的微观组织的状态和分布情况进行分析，并且判断设备安装质量、金属材料的制造质量和组织性能的变化情况，以及判断老化部件的蠕变损伤程度。其操作一般为现场金相，实验室金相与复膜金相。现场金相与实验室金相过程为通过金相砂纸对试样进行粗磨、细磨，抛光，清洗、腐蚀、清洗，显微镜观看，拍照；复膜金相则是在腐蚀好的试样上通过丙酮与AC试纸或有机玻璃对金属试样进行贴合，以取得金属组织形貌的方法。但是无论金相检验使用的是哪种方法，在检验项目中始终要遵守金相组织应当如实反映受检试样的真实组织的原则，所拍照的组织图像能代表整个试样。
二、现场金相检验在承压类特种设备检验中的应用的重要性
在社会生产活动中特种设备的工作环境无疑是非常严苛的，其事故所带来的损伤威胁着人们的生命财产安全，为此必须要通过检验的手段来控制特种设备的使用质量。目前在承压类特种设备中所出现的问题主要是由材料劣质化造成部分失效所引起的，为此必须要将此部分作为研究中的重点。金相检验可以通过其微观显示技术来展示出材料变化情况，确立定量分析结构，从多角度来准确找出材料劣质化的情况，全面分析材料失效原因。这种检验方法对于设备寿命及强度可以有效的评价，并且在检验中需要着重注意一些使用年限较长及设定寿命较长的设备，进而保证特种设备在服役期间可以安全使用。
三、承压类特种设备的失效形式
承压类特种设备失效形式主要可以分为4种，分别是刚度失效、泄漏失效、失稳失效以及强度失效，其中最常见的一种失效形式是强度失效，因为工作环境比较特殊，所以带来的后果也会是灾难性的，例如爆炸和泄漏。锅炉结构复杂并且需要在高温、高压的环境下工作，各种烟气、火、介质等都会对其进行侵蚀，长此以往锅炉的受压部件很容易出现疲劳损坏、腐蚀和裂纹。或者是水循环系统出现故障，受热面因此开裂最终导致严重的爆炸事故等。变形、表面出现损伤以及材料性能老化等是承压类特种设备最常见的失效形式，设计和制造方面的缺陷、不正确的安装过程、运行操作失误以及外力造成的损伤是其失效的主要原因。对于压力容器来说，最常见也是影响最大的损坏失效方式，是出现裂纹并且不断扩展，最终形成断裂破坏，例如氢损伤、疲劳断裂等都是比较常见的。
疲劳断裂、腐蚀断裂、韧性断裂、脆性断裂以及蠕变断裂是最常见的几种强度失效，通过金相检验可以获得比较直观的判定依据。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆日本曾经对其国内的压力容器事故原因进行了统计，材质出现了点腐蚀或者应力腐蚀是最常见的事故原因，而金相检验是最主要的检测方法。在制造承压类特种设备的时候，金相检验不仅能判定材料的质量是否达标、热处理工艺是否科学，还可以对材料的显微组织状态进行检查，确定与设计要求是否满足。如果材料出现了开裂的情况，金相检验的结果是帮助分析开裂原因的有效手段。对承压类特种设备进行定期检验的时候，金相检验也能发挥良好的效果，在无损前提下判断材料是否有劣化情况。当有劣化发生的时候，可以现场对其焊缝位置以及材质进行金相复膜，结合其他手段得知材料失效的原因，并且将具体的失效程度显示出来，检验人员就可以为依据进行相应地处理，从宏观检验发展成为了微观检验，对于检验水平的提高助益良多。
四、现场金相检验应用
4.1检验进场原材料
原材料在进场使用之前必须要通过复检来对其进行全面的检查，其主要是将进场原材料按照相关规定标准对其规格、质量、性质、性能等进行核定。根据金相检验的特点可以将其检验环节分为宏观及微观两个部分，首先是宏观检验，主要利用酸蚀试验来鉴定产品是否存在着质量问题及冶炼是否合格，例如材料密度与设计标准之间的差距、原材料内部是否存有杂质、材料整体性等，以此来避免材料存在裂缝、气孔等问题所造成的特种设备承压能力下降，增加事故发生风险；其次是微观检验，通过金相检验显微检测的特点对材料组织结构进行判断，并且在材料热处理性质的检查上需要通过其微观检测来对材料的晶粒度进行分析，以此来核定材料是否达到相关标准要求。
4.2检验在用设备的材质质量
承压类特种设备制造中涉及很多种类的钢，例如合金钢、不锈钢、碳素钢以及耐热钢等，许多设备所处的工作环境是持续高温高压，例如使用耐热钢制成的锅炉，大部分容器用钢所处的介质具有很强的腐蚀性，时间长了材质必然会出现一定程度的劣化情况。金相检验可以对这些环境下的钢材进行检验，例如对珠光体耐热钢的球化以及石墨化进行检查；判断在高温高压环境下造成的脱碳、氢腐蚀裂纹是否严重；对腐蚀环境导致的晶间腐蚀或者应力腐蚀裂纹进行检查，断口金相检验可以对具体的类型进行判定，对设备损坏的原因进行科学分析，并且金相检验还可以将那些不易发现的显微裂纹找出来，这是无损探伤做不到的，还能对材料偏析老化进行检查。
例如，锅炉的定期内部检验。锅炉在停炉检修期间对锅炉的受压部件进行定期检验。锅炉部件的钢材长期在高温应力条件下使用，其内部组织会发生明显的变化，随着组织的变化，钢材的性能也会改变。其变化程度及速度与原始材料的组织成分、使用的温度和应力以及使用时间等因素有关。在锅炉的使用过程中，随着锅炉服役期的延长，珠光体球化、石墨化、蠕变、回火脆化等导致失效的金属组织变化都会逐渐出现。所以，这就需要对锅炉金属材料进行金相检验。
五、结束语
现场金相检验在用于承压类特种设备检验的时候，主要检验内容为检验原材料和检验在用设备材质劣化程度。对于检验员来说，平时要不断学习金相检验相关知识，并且在检验特种设备的过程中将其正确合理地应用进去作为有效的补充手段，找出常规检验手段不能发现的问题，保证特种设备能够安全、稳定地运行。
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论文作者:黄武秋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/19
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