金相复膜技术在锅炉压力容器检验中的应用

金相复膜技术在锅炉压力容器检验中的应用

黄松发

广东省特种设备检测研究院韶关检测院512000

摘要：经济发展、科技进步，深刻地影响着各个行业，高科技装备的使用也日益增多，而与人们日常生活息息相关的锅炉压力容器更是其中的关键装备，由于锅炉压力容器等设备长期处于较高温高压工况，极易发生材质劣化、疲劳断裂等损伤，因此，如何对锅炉压力容器进行有效的安全质量监测，以确保其安全、稳定、可持续的生产效率，是一个亟待解决的问题。

关键词：金相复膜技术；锅炉压力容器；检验与应用；

引言

随着我国工业化进程的加快，锅炉与压力容器已成为我国人民生活中最为常见、应用最为广泛的一种生产工具，在很多公司的生产经营中都离不开它们，锅炉压力容器的正常运转对企业的生产、建设有很大的影响，其运转状况与中国的工业化进程成正比，锅炉压力容器所处的工作环境较为恶劣，在高压高压下，极易发生材质劣化、疲劳断裂等损伤现象，在目前的技术条件下，如何对其进行更好的检验，以确保其完好，并能与工作环境相适应，为国家提供可持续的电力供应，是目前亟待解决的一个重要问题。

1.锅炉压力容器和金相复膜技术相关概述

1.1锅炉压力容器

在我国的工业化进程日益加速的今天，锅炉压力容器等一系列设施已不再是一个新的事务，锅炉与压力容器在工业生产中起着举足轻重的作用，在一定程度上，我国的工业化进程是由锅炉与压力容器所决定的，所以，在工业快速发展的今天，保障锅炉的安全运行就变得非常重要，锅炉压力容器在工业中有着特殊的作用，它的工作效率直接关系到工业产品的质量与过程，从某种意义上说，既然我国的工业化进程是由锅炉压力容器所决定的，那确保锅炉压力容器的安全运行就显得十分重要，锅炉压力容器等设备的使用条件十分苛刻，在温度较高的情况下，其材质极易发生材质劣化。所以，在目前阶段，对于锅炉压力容器的材质监控，可以利用金相复膜技术，在物理化学分析的基础上，对于提高其检测效率，降低其发生事故，弥补目前非破坏性金相分析技术的缺陷，具有十分重要的意义，因此，强化金相复膜技术在锅炉压力容器检测中的应用，对于推动国家安全生产，提升国家经济水平，提升国家安全水平，具有十分重要的意义。

1.2金相复膜技术的原理

在对锅炉压力容器进行检验检测的过程中，检验员要对其进行严格的检验步骤，确保其与锅炉压力容器的贴合，将二者紧密耦合后，可实现对锅炉压力容器真实状态（例如，金属微结构形貌等）精确记录，检验员可以通过对复膜上所记录的纹理进行分析、解读，从而了解到锅炉压力容器的基本情况，从而判断出其中的质量问题，从而保证锅炉压力容器的安全运行。

另外，在采用金相复合膜技术对锅炉压力容器进行检验检测时，还需要按照操作规范，对被检测点进行严格的预处理，以保证复膜与内壁的紧密结合，从而有效地提高检测结果的准确度，比如清理、打磨和抛光被测区域，除检测部位进行处理之外，对即将用于检测的复膜还必须按照检测要求及相关规范对其进行检测。在实际应用中，对复膜进行软化处理是关键，与未处理的复膜相比，经过特殊溶液软化复膜在延展性和附着力上更具优势。

采用金相复膜技术检测锅炉压力容器时，重视使用过的复膜的回收与保存，通过保存使用过的复膜，后续采用金相复膜技术，对相同部位进行检验，检验人员可根据两次检验结果的不同，对其进行检验，从而对其质量进行判定，发现可能存在的问题。

2.金相复膜制作流程

2.1选取锅炉压力容器的要求和检测部位

由于工业领域应用环境的复杂性，锅炉压力容器在日常工业生产中使用的部件磨损情况各不相同，不同应用场景下的锅炉和压力容器的易损件不同，只有充分考虑这一因素，并根据锅炉和压力容器的不同应用环境选择合理的检验部位，才能确保现场金相复膜检验技术的有效性。例如，对于电厂锅炉的检查，应选择长期承受最高压最高温度的管道表面，由于其长期受高温高压影响，在现实中极易发生材质性能裂化等，通过合理选择锅炉压力容器的检测部位，可以由点到面全面综合得出锅炉压力容器母材使用概况。

此外，锅炉压力容器待检部件的处理也是确保现场金相复膜检测技术有效性的关键控制点之一，锅炉压力容器由于长期暴露在高压、高温等各种环境中，容易造成本体高温氧化皮等，这些因素的出现对锅炉压力容器现场金相涂装技术的检验是不利的，因此，在检查工作开始之前，应对锅炉压力容器中待检查的部件进行物理或化学去除腐蚀因素，如抛光，确保现场金相复膜技术能与锅炉压力容器待检部位有效“贴合”，确保检验工作质量。

2.2准备复型材料

用于金相复膜的复型材料主要有以下两种：第一种是有机玻璃片+氯仿，该工艺因需要较长的复膜时间，不适合在苛刻的工作条件下使用，且不适合对曲率偏小的工件部位；其次是用醋酸纤维纸+丙酮，此法具有高效、快速、适合现场施工的优点，为制造醋酸纤维纸，醋酸纤维可溶于7%~10%的丙酮，放置4～7天，以保证气泡的均匀溶解及释放，然后把溶液倒进玻璃板中，让它自然地分散开来，通过对溶液浓度的控制及玻璃板角度的调整，能够改变薄膜的厚度，通常以3 mm到80 mm厚的膜，采用钟罩扣上、干燥，以保证复膜的平整度和透明度，最后，将复型材料切割成1.0cm×1.5cm大小，保存并备用。

3.金相复膜技术在锅炉压力容器检验中的应用

3.1金相复膜技术应用流程

将金相复薄膜法用于锅炉压力容器的检测，其流程分为两大部分，其中之一就是检测前的准备，在这段时间内，要对检测部位进行彻底地清理，主要步骤包括去除油漆、金属碎屑等，可以适当增加研磨步骤，以充分确保检出部位的稳定检测环境；其次，进行金相复膜技术，首先，将测试溶液滴入测试位置，这一步骤是为了确保金相复膜能够完全黏附在锅炉压力容器母材上，提高测试结果的准确性和可观察性，需要注意的是，在连续液滴处理过程中，不应添加过量的溶液，用于金相处理的溶液大多含有腐蚀性和挥发性，在测试过程中，滴下过量的溶液将不可避免地导致重大的安全隐患，溶液本身也会对金相学产生一定的影响，甚至直接影响金相学的检测结果，在这个过程中，还需要充分保证复膜金相的附着力，金相复膜技术移动过程中，可用镊子将其移动，覆盖后，为保证两者的附着力，可用手指按压叠层金相学，按压时间不应少于一分钟；最后是提取过程，该过程是在相对于被检测部分完全提取复膜金相之后存在的，在检测过程中，需要使用镊子来提取复膜金相，首先，待复膜金相依附并完成表现步骤之后，对复膜金相进行干燥，干燥处理的目的是更好地保存提取后由金相形成的纹理，一方面可以对实验数据进行有效的保护，另一方面也可以对样品进行有效的萃取，从而减少样品因水分过多而产生的皱褶，烘干时间可依据不同的复膜方式选择，如CHCl3加有机玻璃的方法的复膜方式，因所用设备较复杂，一般需约一小时之久；AC纸干燥工艺简便，需要的工序和设备也比较少，所以一般仅需要10分钟左右的时间，CHCl3加有机玻璃的方法也有其独有的优势，玻璃片所反映的内容比较清晰，制作好后就可以直接对玻璃片进行拍照处理，与 AC纸法比较，此法所得到的试样具有很高的清晰度和比较容易观察的特点。

3.2金相复膜技术应用范围

确定该技术的适用范围，为用于锅炉压力容器的检验检测打下了坚实的基础，锅炉压力容器因长期处于高温、高压等苛刻的工作条件下，其各部分极有可能发生安全事故，对锅炉压力容器进行检验检测时，检验人员不能采用某单一检验方法进行检验，会造成检验结果不够精确，没有参考性。以锅炉压力容器为例，采用单一的常规显微镜检查方法，因其自身的缺陷，很容易被检验人员忽略，从而给以后的使用带来安全隐患，若采用金相复膜技术，这项技术对底面凸起、裂纹、蠕变等多种缺陷十分敏感，从而减少漏检的可能性，提高探测的准确性，所以，当对有多种可能的锅炉压力材质问题进行检测时，推荐采用金相复膜技术。

3.3金相复膜技术注意事项

（1）在进行与金相层压相关的工作时，要充分掌握腹膜的干燥时间，AC纸的干燥时间基本上只有大约10分钟，如果是柔性薄膜，干燥时间相对较长，通常持续1小时以上，如果未经干燥释放的区域被隔离，一些复合材料将留在锅炉壁的金属表面，在观察金相皮瓣时，会出现亮点，照片中会出现黑点，而不是实际的金属组织结构。

（2）如果发现复膜后的金相相在其金属表面呈现凹凸轮廓图像，则其形状与相应的样品完全相反，因此复膜后的金相通常被称为负型金相，同时，复合材料的黏度相对较高，流动性较低，因此在复合金上显示的图像通常比普通金大，特别是在研究蠕变孔隙的大小时，这一点不应被忽视。

（3）当使用有机玻璃板或AC纸进行复膜操作时，要进行彻底清洁，确保测试对象的清洁度，最初应该超过多个涂层的金相。

结束语

作为一种危险性较高的锅炉压力容器装置，对其进行检验检测、及时发现排除安全隐患是非常重要的，相对于其它检测手段，金相复膜检测技术，从宏观到微观，是一种极具发展潜力的检测方法，使检测结果更加准确，减少锅炉压力容器的事故率，基于金相复膜技术所具备的以上优点，有关部门应充分关注其在实际生产中的应用，并积极总结其在实际生产中的应用经验，从而更好地保障锅炉压力容器产品的质量，推动国家产业的发展。

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