化工压力容器检验中金相检验的应用

作者： 2013年07月18日来源：浏览量：

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金相检验是根据有关规定和标准对金属材料内在组织的结构进行评价的一种常见的检验方法，可用来判断不明材料类别、零件生产工艺是否完善和热处理状态、寻找零件产生缺陷的原因等多个方面，它的发展情况直接影响着冶金

金相检验是根据有关规定和标准对金属材料内在组织的结构进行评价的一种常见的检验方法，可用来判断不明材料类别、零件生产工艺是否完善和热处理状态、寻找零件产生缺陷的原因等多个方面，它的发展情况直接影响着冶金、能源、动力、机械制造、国防、建筑和其它许多部门。在化工行业里面，容器经常会由于高温、高压、有腐蚀性的化合物、易燃、易爆等操作条件使得它们的金相组织和机械性能发生改变，从而影响它们的性和寿命。因此，我们必须在常规检查外借助无损金相检验定期对其进行检查，了解它们的安全等级，以免给人民群众的生命和财产安令带来威胁。

1、金相检验概述

物理冶金学的主要任务是研究金属及合金的组织、成分和它们的性能之间的关系，组织和成分是研究的基础，直接决定它们的性能，此在研究中我们需要首先搞清楚这些物质的内部结构，这就是金相检验。

1.1金相检验的特点

1）检验时不会破坏被检物，

2）检验时不受物件大小限制，不管多大的物件都能被检验，

3）便携式现场金相附有金相照片，能够更清晰地看到被检结果，使用更方便。

1.2金相检验的用途

1）判断材料不明确的物品的材料类别，

2）材料在腐蚀性的环境下的受腐蚀情况，

3）检测材料的品粒度，

4）判定腐蚀或断裂的类型，进而分析容器失效的原因，

5）检查材料长期在高温、高压等恶劣环境下的劣化情况，

6）检验材料的热处理效果和质量好坏，

7）检验材料在I氢环境下的（如：脱碳，氢腐蚀裂纹等）氢损伤情况，

8）检测材料的疏松、晶间裂纹、过烧等微观缺陷。

1.3金相检验的程序和方法

1）检验前的准备工作。

根据委托方的委托单去了解检验场所及条件和被检验材料的规格、热处理状态、焊接部位及焊接工艺等，明确检验的目的，然后根据被检验材料的性质、检验的目的和条件制定出检验方案。

2）宏观柃验。

宏观检验一般是对管道或部件及其焊接接头在宏观上得一些缺陷，常用的方法及注意事项一般有以下几种：

①用10倍以下的放大镜或肉眼观察，

②根据检验的要求，确定试样截取的部位，检查面及数量，

③采用热酸或冷酸做侵蚀实验，

④如果要检验物件的表面的光洁度，可用手锯、砂纸打磨、砂轮切割或机械加工等方法，

⑤根据被检物件的化学成分，用一定量的侵蚀液侵蚀一定的时间，以便准确显示缺陷，

⑥检查时如发现折叠、裂纹、气孔和未焊透等缺陷，为了能够很好的评定被检物品的质量，可绘制简图或摄影记录，拍照时应注明放大倍数并测定缺陷的尺寸与位置，

⑦浸酸时为了使得侵蚀均匀，要保证被检面全部浸入酸液中，这样才能保证试验结果可靠。

3）微观检验。

微观检验一般都是分析金属材料的显微形态及晶粒的分布情况，进而判断金属材料的质量。一般是在现场用携带式大工件显微镜或采用腹膜技术，而在实验室用电子神眼或光学显微镜对试样进行检验。在检验中要注意以下几点：

①检验截取的样品要根据检验目的选取有代表性的材料，

②截取样品时应尽量避免样品的组织发生变化，

③当需要检查试样的边缘或者试样过小的时候可以采用镶嵌法，这种方法一般有机械镶嵌、冷凝镶嵌和热压镶嵌三种，

④试样磨制的时候必须要先用水把试样冷却了，避免试样的组织发生变化，

⑤磨制试样时，注意不可太重用力，每次时间也不可过长，

⑥抛光时候可以根据试样的不同采用机械、靠化学试剂的化学抛光或电解三种方法，

⑦试样的浸蚀可以用蘸有浸蚀剂的棉球轻轻地擦拭或直接将其放入侵蚀剂中，浸蚀完毕，取出后，要立即用水和无水酒精清洗，

⑧在浸蚀前应该先检查试样有无裂纹等缺陷，在浸蚀后再观察实验的微观组织。

4）焊接接头的微观榆验。

一般常见的焊缝组织有树枝晶、柱状晶等，由于他们的形态不同，性能也有很大地差别。焊接接头的热影响主要有邻接熔合线的局部熔化区、不完全正火或不完全重结晶区和重结晶区三个区，由于在过热区和部分熔化区，样品的组织和性能变化最大，故这两个区是焊接接头检验的重点。另外，对异种钢焊接接头，焊缝两侧的母材及热影响区均须检验。

2、金相检验在化工容器检验中的应用

2.1对材质劣化的化工容器的检验（在中温变换炉上的应用）

某企业使用的中温变换炉产于武汉锅炉厂，1986年11月投入运行，操作温度450~2，操作压力为3．435MPa，容器直径为2000mm，工作介质为蒸汽半和水煤气。在定期检验中发现炉子的第二简节与第三筒节的焊缝处产生了鼓包，鼓包面积约为2200ram ×2200mm ，该部位恰好是炉壁温度最高的部位，超温约67％左右。后来我们又对鼓包变形处极其附近进行了宏观的检查和表面磁粉探伤，发现附近有四五条裂纹，长度不一，最深的一条已经穿透，于是我们用无损金相的方法对超温区和非超温区域域进行了金相检验。在鼓包处选了三处，没有鼓包的地方选了两处，然后用把所要榆查的部位抛光以便检验。通过对结果分析，鼓包地方的金相组织几乎全部为铁素体，珠光体极少，而且这些地方还出现了脱碳的现象。在没有鼓包的地方则为珠光体和铁索体的混合体。鼓包地方长期在高温下运行，使得该部分的材料强度严重下降，金属组织已产生了滑移，故在热应力和组织臆力的作用下，使得炉体产生品界裂缝。

2.2对奥氏体不锈钢容器的检验

现在的化工容器有相当大的一部分都是由奥氏体不锈钢制作，这种材料如果长期存在于高温或者易腐蚀介质中，被加热到的敏化温度范围时，很容易出现晶间腐蚀的情况，从而影响容器的使用寿命和安全。因此，在焊接尿素合成塔衬里时，为了尽可能减少热的输入，必须严格控制焊接的电流和重修的次数。晶间具体的腐蚀倾向的大小要根据先前做的金相检验结果进行评定。

3、结束语

在现代材料研究中，金相检验有着极其重要的作用，在化工容器这方面，它除了本文研究的分析材质劣化的化工容器和奥氏体不锈钢容器两个方面外，它还可以判定腐蚀、断裂的类型，分析造成容器失效的原因。金相检验不仅为化工容器的安全使用提供可靠的依据，还促进了检验设备的不断发展，已经成为材料研究中的一个重要组成部分，在将来的各项研究中必将取得更加广泛的应用

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