低合金耐熱鋼蠕變孔洞檢驗技術(shù)
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qltgsc123 發(fā)布時間：2011-02-24 17:16:00
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(yè)部1994-08-03 批準1994-12-01 實施
1 主題內(nèi)容與適用范圍
1.1 本導則規(guī)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(shù)的測定等檢驗技術(shù)工藝。
1.2 本導則適用于火力發(fā)電廠經(jīng)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(jù)。
2 技術(shù)術(shù)語
2.1 蠕變損傷
金屬部件在一定的溫度和持續(xù)應力作用下產(chǎn)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(xù)性，例如蠕變孔洞和蠕變裂紋等，以及蠕變強度下降的現(xiàn)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(yōu)先分布在與主應力垂直的晶界上，數(shù)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(shù)
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(jīng)浸蝕產(chǎn)生表面浮雕，并以塑性物質(zhì)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(jù)管道及管件金屬的蠕變損傷分布規(guī)律，檢驗部位應選在部件應力集中區(qū)域或應力較
大區(qū)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(qū)、三通肩部和腹部、
管系應力危險點及幾何尺寸不連續(xù)處。
3.2 金屬組織變化區(qū)域，如焊縫熔化金屬區(qū)域和熱影響區(qū)。
3.3 運行時經(jīng)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(qū)，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(shù)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(xiàn)銀白
色灰霧區(qū)。
4.4.3.3 拋光和浸蝕時間可視部件溫度高低適當調(diào)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(jù)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(shù)。
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(fā)現(xiàn)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(yōu)先生成蠕變孔洞的部位，晶界上析出的碳化物和其他雜質(zhì)都能促進蠕變孔洞
的形成。
6.2.2 蠕變孔洞多發(fā)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(nèi)部無任何細節(jié)顯示。
6.3 注意在形態(tài)和分布上來區(qū)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(guī)律分布。
7 蠕變孔洞定量參數(shù)測定
7.1 測定方法和技術(shù)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(qū)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(shù)為400 倍。
7.2 蠕變孔洞參數(shù)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(shù)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(wǎng)格計點法，按下式計算
f P
P i
= ×
r
100%
(1)
式中：Pi——網(wǎng)格交點落在孔洞上的點數(shù)；
Pr——測量網(wǎng)格交點總數(shù)。
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(nèi)孔洞數(shù)。
測6 次，取平均值。
7.3 由金相覆膜上測得的蠕變孔洞參數(shù)可能與實際工件上測得的蠕變
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