硬度检验和金相检验在压力管道检验中的应用

李宇

江苏省特种设备监督检验研究院徐州分院江苏徐州221000

摘要：随着国民经济的发展和科学技术的进步，压力管道在石油、化工、冶金、电力等行业及城市燃气和供热系统得到了广泛使用，因其盛装着易燃、易爆、有毒或腐蚀性介质，并且长期承受高温高压作用，极易导致材质劣化，直接影响到压力管道的使用寿命。所以在压力管道检验的时候除利用常规的测厚、宏观检测、无损检测等检验手段之外，还要重视硬度检验和金相检验这两种手段，这两种手段不仅可以反映材料的性能及其变化，而且还能反映材料的组织状况，因此可为受检的压力管道的安全等级状况的评定提供有效的依据。

关键词：压力管道检验；硬度检验；金相检验

压力管道检验是一项很重要的工作，在进行检验时需要注意许多问题。检验人员在检验过程中，通常会忽视硬度检验与金相检验，或者对这两项检验的分析不到位，使得硬度检验与金相检验并没有充分发挥作用。因此，要了解硬度检验与金相检验在压力管道中的应用，才能确保检验到位，全面保证压力管道质量。

一、硬度检验的应用

硬度检验主要是针对材料硬度进行检测，旨在检测材料在压力的作用下所反映出的实际情况。金属材料的化学成分不同，组织结构会存在很大差异，而且不同材料会有不同的热处理工艺，这些都可以充分反映出材料硬度。我国压力通道的硬度检验所采取的主要工具是便携式里氏硬度计。该检验工具体积小巧，携带方便，应用范围比较广泛。同时，便携式里氏硬度计可以适用于各种位置，方便监测，在硬度数值的转换上比较灵活。在压力管道中可采用硬度检验，确保材料符合要求。进行硬度检验时，需考虑到影响材料硬度的因素。

(一)根据管道材质与焊接缝进行检验

如果压力管道为低合金钢制与碳素钢，存在材料不明确的问题时，就可根据材料的硬度与抗拉强度的关系测定硬度，确定抗拉强度。根据焊接缝可初步判断出工艺情况与接头焊接质量，通过对比焊接缝的硬度数值、母材，即可对焊接材料的化学成分、性能进行最初判断，从而了解材料与母材的匹配度。除了焊接缝之外，还要对熔合线附近的热影响区域进行检验。加强对不同类型金属焊接缝与两端影响区域的检验，确定检验结果符合要求。

(二)弯管热处理与返修硬度检验

对于弯管进行热处理之后，要加强硬度检验，确保检验在较大变形量位置。对压力管道返修时，要加强硬度检验，确保返修后的管道质量有保证，补焊效果符合要求。

(三)定时定点进行硬度检验

在压力管道检验中，要保证硬度检验定时、定点，这样方可判断压力管道的材料是否存在问题，根据材料的变化程度采取相应的补救措施。压力管道在长期运行的过程中，会面临极其苛刻、复杂的环境，不仅会受到高温、高压的影响，还会导致管道的材料逐渐老化，变质，影响材质硬度。随着时间的进一步推移，材质硬度还会继续变化，在进行硬度检验时就会发现材料硬度有所下降。因此，定点进行硬度检验很有必要。

(四)常见材质管道硬度检验

碳素钢压力管道长期在高温下运行后，其材质的硬度会转变成珠光体，在超过370℃的情况下，材料中的渗碳体会出现溶解和球化，在进行硬度检验时，也需在这一温度及以上进行。铁素体不锈钢在超过370℃的情况下，会发生分解反应，因此，在进行该材质的硬度检验时，需要在超过这一温度的条件下进行。钼钢和铬钼钢在超过450℃以后，随着时间的不断推移，就会有脱碳等反应，因此，在进行硬度检验时，需在这一温度及以上的情况下检测。奥氏体不锈钢在超过430℃以上的情况下，随着时间的进一步推移，会出现腐蚀，因此，硬度检验要在这一温度之上进行。碳钢和低合金钢则会与氢产生反应，造成材质被腐蚀和脱落。通常在进行硬度检验时，需在超过220℃的环境下。碳钢与低合金钢会与硫化氢产生反应，出现管道腐蚀，在进行检验时需选择典型部位。

在进行检测评定时，要根据材质确定管道的硬度值标准，将布氏硬度控制在合理范围之内。碳钢和器材材料的硬度织不能大于母材硬度值的120-125%。根据现有规定，在硫化氢条件下工作的碳钢和低合金管道焊接接头若是没有出现腐蚀，明确在下一个检测周期内不会发生腐蚀，就可以将级别评为2级；反之，就要高一级。

二、金相检验的应用

(一)检验内容

对压力管道进行金相检验时，需对材料焊接质量检验；加强晶粒度检测对材料裂纹的检测，有些裂纹可以直接观察，有些裂纹需要通过显微镜观察，通过金相检验可以对微观裂纹进行全面分析；通过金相检验可以识别催化裂化装置中的管道是否有石墨化问题；通过进项检验可以监测出催化裂化装置中的管道是否有球化现象；不同材质的管道需在不同温度下进行金相检验，从而进一步判断材质劣化程度。

(二)检验结果

判断材料晶粒度时，要判断晶粒度的等轴是否满足要求，确定在硫化氢条件下的材质晶粒度不小于5级，晶粒细小。检验球化时，需根基安全等级状况和相关规定，对材料的球化程度进行评定，如果发生轻度球化，就可以确定材料为2级球化；如果球化更加严重，就会将其评定为3级和4级。对石墨化进行评定时，要根据安全等级状况和相关规定，如果石墨化程度较轻，可评定为3级；如果现象更加严重，就可将级别调高1级。对蠕变空洞损伤进行评定时，就同样需要结合相应的安全等级状况进行评定。除内部的沿晶裂纹和异种钢焊缝损伤区之外，蠕变空洞的评定适用于多个范围，可根据变化轻重分别评定为3级和4级。氢腐蚀评定需根据相应的规定和是否出现裂纹评定级别，如果只有脱碳却没有裂纹，可评为3级，否则就要调高1级。对晶间腐蚀进行评定时，要根据规定与材料的变化程度评级，如果再有裂纹，就要对其定级为4级。

三、结束语

综上所述，硬度检验和金相检验是在用压力管道定期检验和监督检验中不可或缺的有效手段。检验人员在对压力管道制定检验方案时，应将这两项检验手段予以考虑，合理利用这两项检验手段，对保证检验结论全面、准确具有重要意义。

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