低合金耐熱鋼蠕變孔洞檢驗技術

2011-02-24 17:16:00

來源：齊魯特鋼有限公司

標簽：技術文章

工藝導則DL/T 551—94
The Technical Guidelines for the Creep Cavity Inspection
of Low Alloy Heat Resistant Steels
中華人民共和國電力工業部1994-08-03 批準1994-12-01 實施
1 主題內容與適用范圍
1.1 本導則規定了低合金耐熱鋼蠕變孔洞檢驗的試樣制備、復膜方法、孔洞識別以及孔洞定
量參數的測定等檢驗技術工藝。
1.2 本導則適用于火力發電廠經長期運行后的低合金耐熱鋼高溫蒸汽管道、管件、集箱等采
用金相顯微鏡的蠕變損傷檢驗，如15Mo、12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、2.25Cr-1Mo 等
鋼種，9%Cr、12%Cr 及奧氏體不銹鋼的蠕變損傷檢驗，可參照使用。
1.3 檢驗蠕變孔洞的目的在于測定鋼中蠕變損傷程度，并為預測管道、管件和集箱等高溫部
件的剩余壽命提供依據。
2 技術術語
2.1 蠕變損傷
金屬部件在一定的溫度和持續應力作用下產生緩慢的蠕變變形，由此導致金屬材料微觀
組織和宏觀組織上的不連續性，例如蠕變孔洞和蠕變裂紋等，以及蠕變強度下降的現象。
2.2 單個蠕變孔洞
個別或少量晶界上的孔洞，主要分布在與主應力垂直的晶界上。
2.3 方向性蠕變孔洞
優先分布在與主應力垂直的晶界上，數量較多但未成鏈串狀。
2.4 鏈狀蠕變孔洞
孔洞在晶界上呈鏈狀。
2.5 微觀蠕變裂紋
1 個或幾個晶粒長的晶間裂紋。
2.6 蠕變孔洞參數
蠕變孔洞的計量參量，如孔洞平均直徑dcp、孔洞面積率f 和孔洞密度ρcp 等。
2.7 金相覆膜
金相樣品表面經浸蝕產生表面浮雕，并以塑性物質膜印復制，再用于觀察的一種間接樣
品。
3 檢驗部位的選擇
3.1 根據管道及管件金屬的蠕變損傷分布規律，檢驗部位應選在部件應力集中區域或應力較
大區域，如彎管外弧外表面、蒸汽閥門閥殼變截面處、變徑管的過渡區、三通肩部和腹部、
管系應力危險點及幾何尺寸不連續處。
3.2 金屬組織變化區域，如焊縫熔化金屬區域和熱影響區。
3.3 運行時經常超溫的部位。
4 試樣制備
4.1 粗磨
4.1.1 用砂輪機磨出供金相檢驗用的小平整面，打磨深度原則上以去除氧化脫碳層為準。
4.1.2 用磨光機或其他工具打磨出約20mm×30mm 的光面區，有的部位因位置限制或尺寸
限制可適當減小。
4.2 精磨
4.2.1 采用金相精磨機或手工磨制，亦可采用取得同樣效果的其他類似方法進行。
4.2.2 精磨程度：砂紙粒度由粗到細，每道砂紙的打磨方向換30°～90°，以前道砂紙磨痕
全部消失為準。
4.3 初浸蝕
4.3.1 浸蝕液為4%的硝酸酒精溶液。
4.3.2 浸蝕時間約10s。
4.3.3 清洗。
4.4 拋光與浸蝕
4.4.1 基本方法
4.4.1.1 采用拋光-浸蝕交替重復進行，以拋光-浸蝕為1 次，共需進行4 次。
4.4.1.2 拋光方法有機械拋光和化學拋光。
4.4.1.3 拋光后浸蝕劑為2%硝酸酒精溶液。前3 次浸蝕時間每次約10s，最后1 次浸蝕時間
約30s。
4.4.1.4 在拋光浸蝕中，除采用2%硝酸酒精外，尚可采用2%硝酸酒精+4%鹽酸酒精溶液混
合液。
4.4.2 機械拋光浸蝕工藝
4.4.2.1 可用任何一種機械拋光方法，如用中厚絨布加拋光膏或拋光粉進行拋光。
4.4.2.2 機械拋光-浸蝕方法
a. 用6 μm 膏劑(或拋光粉)進行拋光2～3min，然后用2%硝酸酒精浸蝕；
b. 用3 μm 膏劑在中厚絨布上進行拋光，拋光時間是a 的2 倍，然后用2%硝酸酒精浸
蝕，重復3 次。
4.4.3 化學拋光-浸蝕工藝
4.4.3.1 拋光液配方：蒸餾水100mL，雙氧水(30%)40mL、草酸(A·R)1)2.5～3.0g，氫氟酸
(A·R)3～3.5mL。配制程序：蒸餾水+草酸攪拌+雙氧水攪拌+氫氟酸攪拌。
注：1)A·R 指分析純。
4.4.3.2 化學拋光-浸蝕程序
a. 采用塑料制拋光液瓶，邊滴溶液邊擦拭，擦拭次數為30～60 次/min 為宜；
b. 第1～3 次拋光時間每次約60s，浸蝕時間每次約10s；
c. 第4 次拋光時間約60s，浸蝕時間約30s；
d. 第4 次拋光后的清洗→浸蝕→清洗→吹干程序動作要迅速，拋光面上不得出現銀白
色灰霧區。
4.4.3.3 拋光和浸蝕時間可視部件溫度高低適當調整。
5 金相覆膜
5.1 覆膜材料
5.1.1 用厚度為0.5～1mm 的無色或深色有機玻璃片作為覆膜片，溶劑為三氯甲烷　(A·R)
　。
5.1.2 用厚度約為80 μm 醋酸纖維紙作為覆膜片，溶液為丙酮(A·R)。
5.2 覆膜制作
5.2.1 覆膜片與金相檢查面間充以溶劑，對有機玻璃片溶解3～4s 后稍加壓力，加壓時間為
2～3min。
5.2.2 干燥時間應根據覆膜材料和工件溫度的高低決定，對有機玻璃片在正常溫度下干燥時
間一般不少于2h。
5.2.3 待溶劑干燥后小心將覆膜取下。
5.3 覆膜觀察可直接或噴鍍后在光學顯微鏡下觀察蠕變孔洞，并測定其參數。
6 蠕變孔洞的識別
6.1 受檢試樣應能正確清晰地顯示蠕變孔洞，實物試樣上需能發現最小尺寸為0.5 μm 的孔
洞，覆膜上則為1 μm。
6.2 蠕變孔洞識別原則
6.2.1 晶界是優先生成蠕變孔洞的部位，晶界上析出的碳化物和其他雜質都能促進蠕變孔洞
的形成。
6.2.2 蠕變孔洞多發生在與最大主應力軸垂直或成一定角度的晶界上。
6.2.3 蠕變孔洞外形輪廓圓滑，多呈圓形或橢圓形。
6.2.4 蠕變孔洞黑度大，一般內部無任何細節顯示。
6.3 注意在形態和分布上來區別蠕變孔洞與夾雜物、碳化物和石墨等脫落所形成的孔洞及拋
光所形成的孔洞。夾雜物、碳化物脫落孔洞及拋光形成的孔洞與最大主應力方向無關且呈無
規律分布。
7 蠕變孔洞定量參數測定
7.1 測定方法和技術要求
7.1.1 可采用金相顯微鏡或圖相儀測定。
7.1.2 孔洞分析測量可使用金相顯微鏡載物臺上的測微計，對所選擇的測定區進行平移掃描
測量。
7.1.3 測定時采用的金相顯微鏡放大倍數為400 倍。
7.2 蠕變孔洞參數的測定計算
7.2.1 孔洞平均直徑dcp( μm)為多個孔洞直徑的平均值。所測孔洞數應不少于50 個。對橢圓
形孔洞以長短軸的平均值作為孔洞直徑的近似值。
7.2.2 孔洞面積率f(%)
7.2.2.1 采用網格計點法，按下式計算
f P
P i
= ×
r
100%
(1)
式中：Pi——網格交點落在孔洞上的點數；
Pr——測量網格交點總數。
需測60 次，取平均值。
7.2.2.2 采用面積法測量，按下式計算
f S
S
= × c
r
100%
(2)
式中： Sc——孔洞在該視域中所占的面積；
Sr——該視域的總面積。
用圖相儀測定，至少10 次以上，取平均值。
7.2.3 孔洞密度ρcp(mm-2)按下式計算
　
ρcp
r
= n
S (3)
式中： Sr——測量視域面積；
n——視域面積內孔洞數。
測6 次，取平均值。
7.3 由金相覆膜上測得的蠕變孔洞參數可能與實際工件上測得的蠕變

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