现场金相检验改良解决方案

宋磊牟军

（山东电力建设第三工程有限公司山东青岛266100）

摘要：金相检验步骤比较复杂繁琐，经过大量的资料阅读和试验，结合我公司项目工程金相检验特点总结出一套提高金相检验效率及成功率的改良方案。

关键词：金相检验磨制抛光改良方案

1、前言

新时期，随着国家节能减排的号召，新建电厂的各种性能指标及参数不断提高，随之而然的是对工程质量的要求日益严格；在这个大环境下，公司各个项目工地对金属检测越为重视，检测比例不断升高，检测工艺不断提升。而金相检验做为一种控制工程质量的重要手段，与硬度检验一起成为衡量热处理工艺成功与否的重要指标。

然而在实际检验过程中，金相检验步骤比较复杂繁琐，一旦某一环节出错将导致图片采集失败，使整个检验前功尽弃，对检验效率及工程进度影响很大。本人经过大量的资料阅读和试验，结合我公司项目工程金相检验特点，总结出一套提高金相检验效率及成功率的改良方案。

2、改良方案

目的：将金相检验工序精简化、优化，提高金相检验的工作效率及成功率。

适用范围：适用于金属原材料（管道、管排、管件、螺栓等）及其焊接接头的现场金相检验。

3、改进措施及注意事项

3.1改进磨制工艺

金相检验方法分为磨制、抛光、腐蚀、显微观察和照相5个步骤，其中磨制是金相检验的第一环节，也是后续及整改检验成功与否的关键环节。

现场金相检验传统磨制工艺是首先使用交流型角磨机依次安装砂轮片、百叶片粗磨，最后将自制的砂纸片通过PET双面胶粘贴在交流型手持式小型抛光机上细磨，从水磨砂纸100#开始，依次使用水磨砂纸240#、400#、金相砂纸01#、03#、05#，该工艺需要更换多套磨制设备，准备多种、多规格磨头及磨片，磨制设备均为交流型设备，在复杂的现场环境中，受现场环境影响因素较多，且步骤较为繁琐，磨制速度较为缓慢；

结合公司现场施工环境，经过大量的资料阅读和试验，积极创新，自创出一套较为成熟的改进型磨制工艺，具体如下：

放弃使用角磨机、手持式抛光机等众多设备，统一采用直流角磨机磨制，直流角磨机无须接电，在工程实际应用中可直接使用，且功率大，速度较快，在复杂多变的现场环境中可节省大量时间，从而大大提高检验效率；并统一采用与直流角磨机相配套的4寸植绒砂纸片，与传统自制的砂纸片，磨面更大，可大大提高检验效率。

具体操作流程如下：首先使用150#、320#百叶片（砂纸抛光片）粗磨，然后通过4寸植绒砂纸片吸盘将砂纸片吸在直流角磨机上，依次使用600#、800#砂纸片细磨，最后使用羊毛毡抛光片抛光即可。改良后磨制工艺无需更换设备，只需更换磨头和砂纸，从磨制（粗磨、细磨）到抛光一个设备就可搞定，从而使操作更为简单、快捷，更易上手。

在实际现场金相检验过程中，改良后磨制工艺应着重注意以下几点：

1）、磨平原材及焊缝过程中，要吃准部位，用力均匀，务必磨制为平面，为后续的显微观察和照相环境创造良好的先提条件，否则照相过程中不易聚焦，焦距忽大忽小，导致照片局部模糊甚至黑影；

2）、对于焊接接头的金相检验，磨制方向、深度等以试样表面实际情况为准，在条件允许情况下可将焊缝余高局部打磨完全，这样在照相过程中，可有效观察熔合区金相组织（注：熔合区是焊接接头性能最不稳定的区域）；

3）、4寸植绒砂纸片为水磨砂纸，磨制过程中应不断用水润湿表面，这样操作最有利一点是砂纸不容易掉粒，可使用较长时间，大大节约检验成本；

4）、换用不同型号的砂纸时，要以垂直上一次磨制角度的方向磨制。磨制好的平面为一个方向细微磨痕的平整表面，不应有杂纹。

3.2增加化学抛光环节

抛光的目的是在于去除金相磨面上由细磨而留下的细微磨痕及表面变形层，使磨面成为无划痕的光滑镜面，以A335P91材质为例，传统金相操作流程是在磨制完毕后，直接机械抛光、腐蚀。

现场磨制过程中容易产生不易处理的粗大磨痕，通过简单的机械抛光不能完全的磨除掉，这样直接导致的后果是金相组织不够清晰，极易造成缺陷漏检、漏评。

为此，结合工程实际，特添加化学抛光环节。顾名思义，化学抛光是在现场金相检验过程中，在金属试样表面倾倒一定化学成分的溶液，依靠化学药剂使试样磨面不均匀的部位溶解而使试样磨面变得光亮、无痕的过程。

化学抛光的选择对下一环节机械抛光的影响巨大，为此我经过多次尝试、积极寻求、查阅资料，最终确定化学抛光新工艺。具体操作环境为在磨制环节结束后，使用化学抛光液（双氧水：草酸：氢氟酸）抛光，去掉磨制环节残留的较大磨痕、杂纹，再使用机械方法抛光，最后使用侵蚀液侵蚀。

新工艺典型金相照片如图二，其金相照片中的金相组织清晰准确，可真实地显示显微组织，具有典型性和代表性。

另外，结合自己工作经验，抛光侵蚀过程中应重点注意以下几点：

1）、化学抛光前后必须使用纯水清洗试样表面，防止化学抛光液与其他溶液（例如酒精）产生不良反应，污浊试样表面，从而造成视觉假象；

2)、化学抛光剂由氢氟酸、双氧水、草酸按比例配置而成，由于其自身特性，其保存时间较短，最佳使用时间仅为三天，所以，化学抛光剂最好在检验当天配置使用；特别注意：氢氟酸对玻璃器皿具有较强的腐蚀效果，所以化学抛光剂应存放在塑料容器中。

3)、化学抛光时间应根据试样表面情况而定，以得到平滑并具有一定反光率的光亮表面为准；在化学抛光及侵蚀过程中，不间断使用棉球在试样表面不断擦拭，以便均匀抛光及侵蚀；

3.3化学抛光与化学+机械抛光二次抛光对比

对于9%～12%Cr系列类钢制管道、管件而言，因其材料的特殊性及重要性，焊接及热处理工艺环节较难把握，国内多次出现此类管道、管件质量问题，质量控制环节就显得尤为重要。而金相检验作为质量控制环节的关键一环，其重要性不言而喻。

因此，9%～12%Cr系列类钢制管道、管件应使用化学+机械抛光二次抛光工艺，即在化学抛光环节完成后，使用机械抛光再次抛光，从而可以较好地完成抛光环节，大大降低抛光环节可能产生的微小划痕，为最终的金相检验提供良好的基础和极大的支撑；

与之相比，9%～12%Cr系列类钢制管道、管件金相检验过程中不使用二次抛光工艺，单单采用化学抛光的方法进行抛光，经过我们长期的试验及验证对比，认为这种方法并不适合9%～12%Cr系列类钢制管道、管件。

依据DL/T438-2016《火力发电厂金属技术监督规程》中7.3条明确规定，焊缝组织中的δ-铁素体含量不超过3%，最严重的视场中不超过10%；熔合区金相组织中的δ-铁素体含量不超过10%，最严重的视场不超过20%。由此可见，化学抛光后直接侵蚀，不使用机械抛光会造成腐蚀过深、甚至视觉假象等不良后果。因此，9%～12%Cr系列类钢制管道、管件金相检验，应采用化学+机械抛光二次抛光工艺。

4、结论

现场金相检验改良方案自2014年起，先后在公司东营、泰安、寿光、巴基斯坦等工地大力推广，成效显著，有效解决了金相检验步骤较为繁琐、成功率不高、金相照片不易观察等问题，大大提高了检验效率及成功率，满足公司工程现场质量管理技术要求与大力推广应用条件。

参考文献

［1］DL/T884-2004《火电厂金相检验与评定技术导则》

［2］DL/T438-2016《火力发电厂金属技术监督规程》

【作者简介】姓名：宋磊工作单位：山东电力建设第三工程公司职务：检测专业工程师。姓名：牟军工作单位：山东电力建设第三工程公司职务：检测专业工程师。