检修时割下一段主蒸汽管道，或者抽一截过热器管送检，回来的金相报告上常常出现这样的字眼：珠光体球化 3 级、石墨化 2 级。拿着报告，车间里最关心的就是一句话，这根管子还能不能接着用。要回答这个问题，得先把三件事分开：报告上的级别是按哪份标准定出来的、这个级别对应组织变成了什么样、以及谁有权拿这个级别去判能不能继续服役。

先分清珠光体球化和石墨化。珠光体球化，是珠光体区域里原本呈片状的碳化物（渗碳体）在高温下逐渐分散、变成粒状或球状，并向晶界聚集；碳还留在碳化物里，变化的是形态、大小和分布。石墨化则是渗碳体直接分解，碳以游离态石墨的形式析出来，分布在铁素体基体和晶界上。球化的标准评级图对应 DL/T 674-1999（20 号钢）和 DL/T 787-2001（15CrMo 钢），石墨化对应 DL/T 786-2001（碳钢）。球化在前、石墨化在后，两者的严重程度不在一个量级上。

哪类材料、什么工况下会遇到。DL/T 674 的适用范围是按相关标准供货的 20 号钢火电厂管道和管件，用在高温下长期服役之后的球化等级评定，20G、德国的 St45.8/M、日本的 STB42、美国的 SA 106B 这类相近钢种可以参照执行。DL/T 787 管的是按 GB/T 5310 供货以及国外同类型的高压锅炉用 15CrMo 无缝钢管；15CrMo 在 500℃ 到 550℃ 区间有较高的热强性能，使用温度超过 550℃ 之后热强性能明显下降。DL/T 786 的适用对象是碳钢制造、在高温下长期服役的主蒸汽管道、三通等部件，其他碳钢高温热力设备部件和 0.5Mo 钢部件的检验与评定可以参照。

高温这道门槛在工程上怎么划。DL/T 438-2023《火力发电厂金属技术监督规程》给出的监督范围是：工作温度不低于 400℃ 的碳钢承压部件，以及工作温度不低于 450℃ 的合金钢承压部件，包括主蒸汽管道、再热热段蒸汽管道、过热器管、再热器管、集箱、三通、导汽管和连接管。工作温度不低于 400℃ 的螺栓、汽缸、主汽门和调节汽门也在监督范围内。一台机组里哪些碳钢件需要盯着球化和石墨化，按这条温度线去框就行，不必凭经验猜。

组织劣化的快慢由温度、时间和化学成分三方面决定。温度高、服役时间长，级别自然往上走。化学成分这一头更值得说：铬和钼能固定碳、抑制碳化物的分解和聚集，这正是 15CrMo 这类珠光体耐热钢比碳钢耐高温的原因，也是高温段设计选材时优先考虑铬钼系钢的道理。反过来，铝是促进石墨化的元素，炼钢脱氧残留的铝偏高时，碳钢的石墨化倾向会明显加快。这一条属于行业和文献共识，标准正文里不写，但选材和冶金质量控制上都绕不开。

检验部位选在哪儿，直接决定这份报告的含金量。石墨化程度在焊接接头的熔合线和热影响区、弯管和变截面管的内壁外壁附近，以及温度较高、应力较大的部位更严重，这些位置是检查重点。发现疑点后要扩大检查面，必要时取样确认。管件取样时按圆周部位相隔 120° 截取，分别在侵蚀前后观察，选取石墨化最严重的部位，在 500 倍下与标准评级图对照。

在用管子大多做现场金相复膜，不割管。做法是先用机械方法把检查面的氧化层和脱碳层完全去除，再用打磨工具磨制；抛光可以按现场条件选机械抛光、化学抛光或电解抛光，浸蚀程度要比取样试样略深一些。然后用厚度 80μm 到 100μm 的醋酸纤维素（AC 纸）作复膜片，以丙酮类有机溶剂作溶剂，在复膜片与金相磨面之间充以溶剂并稍加压力，做到无气泡、无间隙、贴合紧密，干燥后小心取下固定在玻璃板或硬纸板上即可观察。复膜的详细工艺按 DL/T 652-1998《金相复型技术工艺导则》执行。

真要割管取样，样品要包含焊接接头、母材以及弯管和直管等不同部位，检验内容应包括金相组织、力学性能和化学成分三块。力学性能试验纵向取样，做拉伸、冲击和弯曲；冲击试样的 V 形缺口开在外壁，弯曲试样的外弯曲面取外壁表面，壁厚不足时允许取比例试样。

球化的评级口径。20 号钢按 DL/T 674，在 250 倍或 500 倍下对照标准图谱评定，必要时可以换更高倍率观察珠光体的细节；15CrMo 钢按 DL/T 787，在 500 倍下评定，必要时也用更高倍率。两份标准都把从原始状态到完全球化分成 5 个级别：1 级是未球化的原始态，碳化物呈片状；2 级是倾向性球化，碳化物开始分散，珠光体形态明显；3 级是轻度球化，碳化物已分散并逐渐向晶界扩散，珠光体形态尚明显；4 级是中度球化，碳化物明显分散并向晶界聚集，珠光体形态尚保留；5 级是完全球化，珠光体形态消失，晶界和铁素体基体上的球状碳化物逐渐长大。

评的时候有两个细节常被忽略。同一检查面所选择的视场数不得少于 3 个；如果观察到的球化级别正好卡在两个级别之间，允许用 1.5 级、2.5 级这样的半级来表示。碰到球化不均匀的情况，把试样整体看一遍之后，如果属于个别现象、占优势的球化级别视场面积不少于 90%，就按占优势的级别作为评定结果；如果不均匀现象比较普遍，则以球化程度严重的级别作为评定结果，并在报告里表述不均匀性。

石墨化的评级口径。DL/T 786 把碳钢石墨化程度分成 4 级，评级时综合考虑石墨面积百分比、石墨链长度和石墨形态三项结果。这份标准里有一句常被忽略：拉伸、冲击、弯曲等力学性能试验的结果仅做参考，是判断石墨化影响的旁证，不作为评级的依据。也就是说，定级别看金相，性能试验只是参照。

球化到底让材料掉了多少性能，有公开数据可以对照。20 号钢各球化级别的常温力学性能平均值是这样的：1 级抗拉强度 455MPa、屈服强度 325MPa、伸长率 35%、硬度 141HB；2 级 423MPa、266MPa、40%、127HB；3 级 416MPa、262MPa、43%、126HB；4 级 382MPa、247MPa、43%、120HB；5 级 363MPa、246MPa、42%、116HB。从 1 级走到 5 级，抗拉强度降了约 20%，屈服强度降了约 24%，硬度从 141HB 落到 116HB，伸长率和断面收缩率反倒略有上升。球化先吃掉的是强度，塑性不一定马上变差，只盯着强度数字看容易误判。

到几级该换管，这三份标准都不给。DL/T 674、DL/T 786、DL/T 787 规定的都是检验部位、方法、评定程序与评级标准，没有写几级必须更换。处置要落到 DL/T 438-2023 这类技术监督规程上，结合部件的重要程度、实际运行参数和剩余寿命评估来定；高温高压蒸汽管道的蠕变监督另有 DL/T 441-2004 可依。行业里比较通行的做法是：球化到 5 级（完全球化）、石墨化到 4 级按严重处理，通常要考虑更换；3 级及以上的缩短检验周期、跟踪发展趋势。这套口径属于使用单位和技术监督的实践总结，不是标准条文，写进技术协议才有约束力。

几个容易混在一起的概念顺手厘清。珠光体球化、石墨化、蠕变损伤是三回事：球化是碳化物形态变了，石墨化是碳化物分解出游离石墨，蠕变是在高温和应力共同作用下缓慢变形、晶界上出现空洞。脱碳、高温氧化、珠光体带状组织和魏氏组织各有自己的成因和判定方法，不要都塞进球化这一栏。还有一点，现场复膜只反映一个很小的检查面，报告里应当写清检查部位、视场数和采用的标准，只给一个孤零零的级别，后续没法追溯。

新管和备件的验收也有讲究。高压锅炉用无缝钢管的现行标准是 GB/T 5310-2023，2023 年 9 月 7 日发布、2024 年 4 月 1 日实施，全部代替 2017 版，化学成分、力学性能、金相和无损检测的项目都在里面，对标准号的时候别拿旧版质保书往上套。验收要用的取样位置按 GB/T 2975，化学分析取样按 GB/T 20066，金相检验按 GB/T 13298。技术协议里把服役温度、球化和石墨化的检验标准、检查部位和视场数写清楚，到货复验和日后送检才有共同的尺子。

常见问题（FAQ）

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