專利名稱：一種對9%Cr鋼Laves相進(jìn)行非破壞性檢測的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域：

　　本發(fā)明涉及一種對9% Cr鋼中Laves相進(jìn)行非破壞性檢測的方法。

　　背景技術(shù)：

　　長期以來，在高溫合金用鋼制造工藝設(shè)計和使用壽命評價方面，相結(jié)構(gòu)及相成分 的構(gòu)成及變化始終是檢驗工作的一個重點。各個相的沉淀強化及基體相的固溶強化構(gòu)成 了合金的整體強化，不同相成分及相含量對合金的高溫力學(xué)性能起到至關(guān)重要的作用。隨 著9% Cr新型耐熱鋼在我國火力發(fā)電機組的推廣應(yīng)用，研究9% Cr鋼不同運行階段碳化物 結(jié)構(gòu)及相成分的變化已成為火力發(fā)電機組監(jiān)督檢驗工作的一個重要組成部分。9% Cr鋼 老化過程主要為M23C6相的大量析出，同時伴隨著MC相的減少和Laves相產(chǎn)生的過程，其中 Laves相的產(chǎn)生是高溫運行條件下9% Cr鋼材料老化的一個重要標(biāo)識，它對材料的脆性傾 向發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。目前，測定9% Cr鋼中Laves相方法有兩種其一為借鑒低合金鋼非破壞性萃取 工藝，在此基礎(chǔ)上對萃取相進(jìn)行X射線衍射。低合金鋼在非破壞性相分析方面具有成熟的 萃取工藝，但是，該工藝用在中合金鋼(9%Cr鋼)上時，得到的萃取碳化物總量過小，且 Laves相的在總析出相中所占比例很低，大多在0 10%之間，因此實驗結(jié)果誤差很大。其 二為采用透射電鏡與電子探針相結(jié)合的技術(shù)，該方法所需試樣必須進(jìn)行破壞性取樣，取樣 尺寸不得大于20mmX20mm，然后再進(jìn)行實驗室機械磨制并電解減薄至需要厚度，才可以進(jìn) 行透鏡觀察，實驗周期長，同時由于Laves形成初期尺寸極小，電子束的略微漂移會使分析 結(jié)果準(zhǔn)確性受到影響，結(jié)果往往不盡人意。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的就在于提供一種針對中合金鋼——9% Cr鋼的非破壞性碳化物萃 取工藝和X射線衍射相結(jié)合的方法，對9% Cr鋼Laves相進(jìn)行檢測，本發(fā)明方法是在保證設(shè) 備完整性的前提下，對9% Cr鋼中的Laves相進(jìn)行準(zhǔn)確的、快速的、非破壞性檢驗。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為在火力發(fā)電機組停爐檢修或者新機組投運前，勿需對9% Cr鋼破壞性取樣的情況 下，提供一種準(zhǔn)確的，快速的Laves相檢測方法。其實施步驟為1.碳化物的制備碳化物采用電解法萃取。首先配制電解液，其電解液配方包括氯化鉀、檸檬酸、水，其中氯化鉀濃度為8 10%，檸檬酸濃度為0. 9 1. 2%，余量為水；配制時將上述配比的氯化鉀、檸檬酸、水混合 在一起，攪拌至全部溶解為止。其次在9% Cr鋼正上方表面打磨出直徑5 6cm的電解面，打磨深度為1 2mm， 用加熱融化的蠟將電解液容器(園桶狀，無底部及頂部，直徑4 5cm，高5 6cm，選用材 料為聚四氟乙烯)底部固定至打磨平面，確認(rèn)四周用蠟密封嚴(yán)密后，向里面注入電解液；

　　在電解過程中，保持電解液PH = 3 4，溫度在+5°C以下，電流密度控制在0. 02 0. 03cm2,電解時間為90 120分鐘；最后電解完畢將電解下的粉末收集，用蒸餾水及酒精漂洗3次，直至無氯離子存 在，然后烘干。2. X射線衍射利用X射線衍射儀對上述步驟中烘干的粉末進(jìn)行衍射測定；X射線衍射測試條件利用銅Ka特征輻射線做粉末衍射，經(jīng)石墨單色器濾波 后，人=1. 5406A，電壓40KV，電流50mA，狹縫為DSIRS. 3SSI，掃描速度4DEG/MIN，步級 0.02DEG。3. Laves 相的檢測Laves相晶系為六方體，點陣常數(shù)為aQ = 0. 4740-0. 4780nm, c。= 0. 7631-0. 7696nm,晶面間距cQ/a(1 = 1. 61，通過查取《鋼和合金中常見相X射線鑒定手冊》 中Laves晶面間距數(shù)據(jù)表，其不同強度的特征衍射峰值如下S = 2. 162 2. 181m = 2. 370 2. 390W = 2. 053 2. 070若衍射譜線中同時出現(xiàn)了上述不同強度的衍射峰峰值，即認(rèn)為9% Cr鋼中存在有 Laves 相。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明方法提供的電解液配方針對中合金鋼非破壞性碳化物分析而設(shè)計，勿需對 9% Cr鋼進(jìn)行破壞取樣，只需在其表面打磨出一個區(qū)域，對9% Cr鋼高溫運行過程中Laves 相析出物可快速檢測，試驗成本低，操作工藝簡單，分析用材料易購得，對金屬無腐蝕性，價 格便宜等。本方法考慮了 9% Cr鋼合金元素含量及析出相結(jié)構(gòu)類型，經(jīng)實際操作，具有現(xiàn)場 實踐性強，操作過程簡便，試驗時間短，結(jié)果可靠性強的優(yōu)點。目前國內(nèi)外對于9% Cr鋼中Laves相的檢測均采用破壞性檢驗方法，破壞了設(shè)備 的完整性，本方法克服了上述不足，已取得了應(yīng)用效果。

　　圖1為本發(fā)明中實施例1中所做的X射線衍射圖譜。圖2為本發(fā)明中實施例2中所做的X射線衍射圖譜。

　　具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明實施例1.某電廠主蒸汽管道采用ASME335-P91 (屬9% Cr系列鋼)，已運行10萬 余小時，需對該批管段老化狀況進(jìn)行綜合評判，以采取相應(yīng)的監(jiān)督措施。受用戶委托，在不 破壞設(shè)備完整性的情況下，對該批管段進(jìn)行了 Laves相分析，過程如下(1)現(xiàn)場碳化物萃取首先配制電解液，其配方為氯化鉀、檸檬酸、水。其中氯化鉀濃度為8%，檸檬酸濃 度為1.0%。

　　然后在9% Cr鋼正上方表面打磨出直徑5cm的電解面，打磨深度1. 5mm，然后將電 解液容器固定到電解面上，確認(rèn)四周密封后，向里面注入電解液；在電解過程中，電解液PH = 3. 7，溫度為+5°C，電流密度控制在0. 025cm2,100分 鐘后，將電解下的粉末收集，用蒸餾水及酒精漂洗3次，直至無氯離子存在，然后烘干。(2) X射線衍射X射線衍射測試條件人二1. 5406A，電壓 40KV，電流 50mA，狹縫為 DSIRS. 3SSI，掃描速度 4DEG/MIN，步 級0. 02DEG，衍射圖譜見圖1。(3)檢測 Laves 相從X射線衍射圖觀察到，S = 2. 17、m = 2. 380、W = 2. 063，符合Laves譜線特征， 即該批主蒸汽管道運行后產(chǎn)生了 Laves相，說明該批管段已出現(xiàn)了較嚴(yán)重老化，今后需加 強該主蒸汽管道的監(jiān)督，此次檢驗為保障機組安全運行提供了重要依據(jù)。實施例2.某電廠新采購一批ASME335-P91鋼管(屬9% Cr系列鋼)，因為首次從 制造廠進(jìn)貨，對其軋制及熱處理工藝需綜合進(jìn)行評判。受用戶委托，對該批管段Laves相進(jìn) 行了檢測，過程如下(1)現(xiàn)場碳化物萃取首先配制電解液，其配方為氯化鉀、檸檬酸、水。其中氯化鉀濃度為8. 5%，檸檬酸 濃度為0.9%。然后在9% Cr鋼正上方表面打磨出直徑5cm的電解面，打磨深度1. 5mm，然后將 電解液容器固定到電解面上，確認(rèn)四周密封后，向里面注入電解液；在電解過程中，電解液PH = 3. 6，溫度為+5°C，電流密度控制在0. 03cm2,100分鐘 后，將電解下的粉末收集，用蒸餾水及酒精漂洗3次，直至無氯離子存在，然后烘干。(2) X射線衍射X射線衍射測試條件A =1. 5406A，電壓 40KV，電流 50mA，狹縫為 DSIRS. 3SSI，掃描速度 4DEG/MIN，步 級0. 02DEG。得到X射線衍射圖譜見圖2，(3) Laves 相的檢測從X射線衍射圖中，僅觀察到S = 2. 17、W= 2. 063，未觀察到m線，不符合Laves 譜線特征，從而可以確認(rèn)未發(fā)現(xiàn)引起材料脆性傾向的Laves相。本發(fā)明方法針對9% Cr鋼合金元素含量及其析出相類型特點而設(shè)計，解決了對 9% Cr鋼高溫運行過程中析出的Laves相進(jìn)行快速非破壞性檢測的問題。

　　權(quán)利要求

　　一種對9％Cr鋼Laves相進(jìn)行非破壞性檢測的方法，其特征在于本檢測方法是在火力發(fā)電機組停爐檢修或者新機組投運前，勿需破壞性取樣的情況下進(jìn)行，本檢測方法步驟如下(1).碳化物的制備首先，配制電解法所采用的電解液，電解液配方包括氯化鉀，檸檬酸，水；其中氯化鉀濃度為8～10％，檸檬酸濃度為0.9～1.2％，余量為水，配制時將上述配比的氯化鉀、檸檬酸、水混合，攪拌至全部溶解為止。其次，先在9％Cr鋼正上方表面打磨出直徑在5～6cm、深度在1～2mm的電解面，然后用加熱融化的蠟將電解液容器密封至已打磨的9％Cr鋼表面，確認(rèn)四周密封嚴(yán)密后，向里面注入電解液；所述電解液容器為園桶狀，無底部及頂部，直徑4～5cm，高5～6cm，選用材料為聚四氟乙烯；在電解過程中，保持電解液PH＝3～4，溫度在+5℃以下，電流密度控制在0.02～0.03cm2，電解時間為90～120分鐘；最后，將電解下的粉末收集，用蒸餾水及酒精漂洗3次，直至無氯離子存在，然后烘干待用。(2).X射線衍射利用X射線衍射儀對上述步驟中烘干的粉末進(jìn)行衍射；X射線衍射測試條件利用銅Ka特征輻射線做粉末衍射，經(jīng)石墨單色器濾波后，電壓40KV，電流50mA，狹縫為DSIRS.3SSI，掃描速度4DEG/MIN，步級0.02DEG。(3).Laves相的檢測Laves相晶系為六方體，點陣常數(shù)為a0＝0.4740 0.4780nm，c0＝0.7631 0.7696nm，晶面間距c0/a0＝1.61，通過查取《鋼和合金中常見相X射線鑒定手冊》中Laves晶面間距數(shù)據(jù)表，其不同強度的特征衍射峰值如下S＝2.162～2.181m＝2.370～2.390W＝2.053～2.070若衍射譜線中同時出現(xiàn)了不同強度的衍射峰峰值S、m、W，即認(rèn)為9％Cr鋼中存在有Laves相。FSA00000247492800011.tif

　　全文摘要

　　本發(fā)明涉及一種對9％Cr鋼中Laves相進(jìn)行非破壞性檢測的方法。本檢測方法步驟如下(1)碳化物的制備首先，配制電解法所采用的電解液，電解液配方包括氯化鉀，檸檬酸，水；其中氯化鉀濃度為8～10％，檸檬酸濃度為0.9～1.2％，余量為水；其次，先在9％Cr鋼表面打磨出電解面，然后將電解液容器密封至電解面。(2)X射線衍射利用X射線衍射儀對上述步驟中烘干的粉末進(jìn)行衍射；(3)Laves相的檢測通過查取《鋼和合金中常見相X射線鑒定手冊》中Laves晶面間距數(shù)據(jù)表，若衍射譜線中同時出現(xiàn)了不同強度的衍射峰峰值S、m、W，即認(rèn)為9％Cr鋼中存在有Laves相。本發(fā)明能在保證設(shè)備完整性的前提下，對9％Cr鋼中的Laves相進(jìn)行準(zhǔn)確的、快速的、非破壞性檢驗。

　　文檔編號G01N23/20GK101915773SQ20101026588

　　公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日

　　發(fā)明者張曉昱, 柯浩, 歐陽杰, 牛曉光 申請人:河北省電力研究院