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化工壓力容器檢驗中金相檢驗的應用

作者： 2013年07月18日 來源： 瀏覽量：
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金相檢驗是根據(jù)有關規(guī)定和標準對金屬材料內(nèi)在組織的結構進行評價的一種常見的檢驗方法，可用來判斷不明材料類別、零件生產(chǎn)工藝是否完善和熱處理狀態(tài)、尋找零件產(chǎn)生缺陷的原因等多個方面，它的發(fā)展情況直接影響著冶金

金相檢驗是根據(jù)有關規(guī)定和標準對金屬材料內(nèi)在組織的結構進行評價的一種常見的檢驗方法， 可用來判斷不明材料類別、零件生產(chǎn)工藝是否完善和熱處理狀態(tài)、尋找零件產(chǎn)生缺陷的原因等多個方面，它的發(fā)展情況直接影響著冶金、能源、動力、機械制造、國防、建筑和其它許多部門。在化工行業(yè)里面，容器經(jīng)常會由于高溫、高壓、有腐蝕性的化合物、易燃、易爆等操作條件使得它們的金相組織和機械性能發(fā)生改變，從而影響它們的性和壽命。因此，我們必須在常規(guī)檢查外借助無損金相檢驗定期對其進行檢查，了解它們的安全等級，以免給人民群眾的生命和財產(chǎn)安令帶來威脅。

1、金相檢驗概述
    物理冶金學的主要任務是研究金屬及合金的組織、成分和它們的性能之間的關系，組織和成分是研究的基礎，直接決定它們的性能，此在研究中我們需要首先搞清楚這些物質(zhì)的內(nèi)部結構，這就是金相檢驗。
1.1金相檢驗的特點
1）檢驗時不會破壞被檢物，
2）檢驗時不受物件大小限制，不管多大的物件都能被檢驗，
3）便攜式現(xiàn)場金相附有金相照片，能夠更清晰地看到被檢結果，使用更方便。
1.2金相檢驗的用途
1）判斷材料不明確的物品的材料類別，
2）材料在腐蝕性的環(huán)境下的受腐蝕情況，
3）檢測材料的品粒度，
4）判定腐蝕或斷裂的類型，進而分析容器失效的原因，
5）檢查材料長期在高溫、高壓等惡劣環(huán)境下的劣化情況，
6）檢驗材料的熱處理效果和質(zhì)量好壞，
7）檢驗材料在I氫環(huán)境下的（如：脫碳，氫腐蝕裂紋等）氫損傷情況，
8）檢測材料的疏松、晶間裂紋、過燒等微觀缺陷。
1.3金相檢驗的程序和方法
1）檢驗前的準備工作。
    根據(jù)委托方的委托單去了解檢驗場所及條件和被檢驗材料的規(guī)格、熱處理狀態(tài)、焊接部位及焊接工藝等，明確檢驗的目的，然后根據(jù)被檢驗材料的性質(zhì)、檢驗的目的和條件制定出檢驗方案。
2）宏觀柃驗。
    宏觀檢驗一般是對管道或部件及其焊接接頭在宏觀上得一些缺陷，常用的方法及注意事項一般有以下幾種：
 ①用10倍以下的放大鏡或肉眼觀察，
 ②根據(jù)檢驗的要求，確定試樣截取的部位，檢查面及數(shù)量，
 ③采用熱酸或冷酸做侵蝕實驗，
 ④如果要檢驗物件的表面的光潔度，可用手鋸、砂紙打磨、砂輪切割或機械加工等方法，
 ⑤根據(jù)被檢物件的化學成分，用一定量的侵蝕液侵蝕一定的時間，以便準確顯示缺陷，
 ⑥檢查時如發(fā)現(xiàn)折疊、裂紋、氣孔和未焊透等缺陷，為了能夠很好的評定被檢物品的質(zhì)量，可繪制簡圖或攝影記錄，拍照時應注明放大倍數(shù)并測定缺陷的尺寸與位置，
 ⑦浸酸時為了使得侵蝕均勻，要保證被檢面全部浸入酸液中，這樣才能保證試驗結果可靠。
3）微觀檢驗。
    微觀檢驗一般都是分析金屬材料的顯微形態(tài)及晶粒的分布情況，進而判斷金屬材料的質(zhì)量。一般是在現(xiàn)場用攜帶式大工件顯微鏡或采用腹膜技術，而在實驗室用電子神眼或光學顯微鏡對試樣進行檢驗。在檢驗中要注意以下幾點：
 ①檢驗截取的樣品要根據(jù)檢驗目的選取有代表性的材料，
 ②截取樣品時應盡量避免樣品的組織發(fā)生變化，
 ③當需要檢查試樣的邊緣或者試樣過小的時候可以采用鑲嵌法，這種方法一般有機械鑲嵌、冷凝鑲嵌和熱壓鑲嵌三種，
 ④試樣磨制的時候必須要先用水把試樣冷卻了，避免試樣的組織發(fā)生變化，
 ⑤磨制試樣時，注意不可太重用力，每次時間也不可過長，
 ⑥拋光時候可以根據(jù)試樣的不同采用機械、靠化學試劑的化學拋光或電解三種方法，
 ⑦試樣的浸蝕可以用蘸有浸蝕劑的棉球輕輕地擦拭或直接將其放入侵蝕劑中，浸蝕完畢，取出后，要立即用水和無水酒精清洗，
 ⑧在浸蝕前應該先檢查試樣有無裂紋等缺陷，在浸蝕后再觀察實驗的微觀組織。
4）焊接接頭的微觀榆驗。
    一般常見的焊縫組織有樹枝晶、柱狀晶等，由于他們的形態(tài)不同，性能也有很大地差別。焊接接頭的熱影響主要有鄰接熔合線的局部熔化區(qū)、不完全正火或不完全重結晶區(qū)和重結晶區(qū)三個區(qū)，由于在過熱區(qū)和部分熔化區(qū)，樣品的組織和性能變化最大，故這兩個區(qū)是焊接接頭檢驗的重點。另外，對異種鋼焊接接頭，焊縫兩側的母材及熱影響區(qū)均須檢驗。
 
2、金相檢驗在化工容器檢驗中的應用
2.1對材質(zhì)劣化的化工容器的檢驗（在中溫變換爐上的應用）
    某企業(yè)使用的中溫變換爐產(chǎn)于武漢鍋爐廠，1986年11月投入運行，操作溫度450~2，操作壓力為3．435MPa，容器直徑為2000mm，工作介質(zhì)為蒸汽半和水煤氣。在定期檢驗中發(fā)現(xiàn)爐子的第二簡節(jié)與第三筒節(jié)的焊縫處產(chǎn)生了鼓包，鼓包面積約為2200ram ×2200mm ，該部位恰好是爐壁溫度最高的部位，超溫約67％左右。后來我們又對鼓包變形處極其附近進行了宏觀的檢查和表面磁粉探傷，發(fā)現(xiàn)附近有四五條裂紋，長度不一， 最深的一條已經(jīng)穿透，于是我們用無損金相的方法對超溫區(qū)和非超溫區(qū)域域進行了金相檢驗。在鼓包處選了三處，沒有鼓包的地方選了兩處，然后用把所要榆查的部位拋光以便檢驗。通過對結果分析，鼓包地方的金相組織幾乎全部為鐵素體，珠光體極少，而且這些地方還出現(xiàn)了脫碳的現(xiàn)象。在沒有鼓包的地方則為珠光體和鐵索體的混合體。鼓包地方長期在高溫下運行，使得該部分的材料強度嚴重下降，金屬組織已產(chǎn)生了滑移，故在熱應力和組織臆力的作用下，使得爐體產(chǎn)生品界裂縫。
2.2對奧氏體不銹鋼容器的檢驗
    現(xiàn)在的化工容器有相當大的一部分都是由奧氏體不銹鋼制作，這種材料如果長期存在于高溫或者易腐蝕介質(zhì)中，被加熱到的敏化溫度范圍時，很容易出現(xiàn)晶間腐蝕的情況，從而影響容器的使用壽命和安全。因此，在焊接尿素合成塔襯里時，為了盡可能減少熱的輸入，必須嚴格控制焊接的電流和重修的次數(shù)。晶間具體的腐蝕傾向的大小要根據(jù)先前做的金相檢驗結果進行評定。
 
3、結束語
    在現(xiàn)代材料研究中，金相檢驗有著極其重要的作用，在化工容器這方面，它除了本文研究的分析材質(zhì)劣化的化工容器和奧氏體不銹鋼容器兩個方面外，它還可以判定腐蝕、斷裂的類型，分析造成容器失效的原因。金相檢驗不僅為化工容器的安全使用提供可靠的依據(jù)，還促進了檢驗設備的不斷發(fā)展，已經(jīng)成為材料研究中的一個重要組成部分，在將來的各項研究中必將取得更加廣泛的應用
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