一种对9%Cr钢Laves相进行非破坏性检测的方法

　　专利名称：一种对9%Cr钢Laves相进行非破坏性检测的方法

　　技术领域：

　　本发明涉及一种对9% Cr钢中Laves相进行非破坏性检测的方法。

　　背景技术：

　　长期以来，在高温合金用钢制造工艺设计和使用寿命评价方面，相结构及相成分 的构成及变化始终是检验工作的一个重点。各个相的沉淀强化及基体相的固溶强化构成 了合金的整体强化，不同相成分及相含量对合金的高温力学性能起到至关重要的作用。随 着9% Cr新型耐热钢在我国火力发电机组的推广应用，研究9% Cr钢不同运行阶段碳化物 结构及相成分的变化已成为火力发电机组监督检验工作的一个重要组成部分。9% Cr钢 老化过程主要为M23C6相的大量析出，同时伴随着MC相的减少和Laves相产生的过程，其中 Laves相的产生是高温运行条件下9% Cr钢材料老化的一个重要标识，它对材料的脆性倾 向发挥了关键的作用。目前，测定9% Cr钢中Laves相方法有两种其一为借鉴低合金钢非破坏性萃取 工艺，在此基础上对萃取相进行X射线衍射。低合金钢在非破坏性相分析方面具有成熟的 萃取工艺，但是，该工艺用在中合金钢(9%Cr钢)上时，得到的萃取碳化物总量过小，且 Laves相的在总析出相中所占比例很低，大多在0 10%之间，因此实验结果误差很大。其 二为采用透射电镜与电子探针相结合的技术，该方法所需试样必须进行破坏性取样，取样 尺寸不得大于20mmX20mm，然后再进行实验室机械磨制并电解减薄至需要厚度，才可以进 行透镜观察，实验周期长，同时由于Laves形成初期尺寸极小，电子束的略微漂移会使分析 结果准确性受到影响，结果往往不尽人意。

　　发明内容

　　本发明的目的就在于提供一种针对中合金钢——9% Cr钢的非破坏性碳化物萃 取工艺和X射线衍射相结合的方法，对9% Cr钢Laves相进行检测，本发明方法是在保证设 备完整性的前提下，对9% Cr钢中的Laves相进行准确的、快速的、非破坏性检验。为实现上述发明目的，本发明的技术方案为在火力发电机组停炉检修或者新机组投运前，勿需对9% Cr钢破坏性取样的情况 下，提供一种准确的，快速的Laves相检测方法。其实施步骤为1.碳化物的制备碳化物采用电解法萃取。首先配制电解液，其电解液配方包括氯化钾、柠檬酸、水，其中氯化钾浓度为8 10%，柠檬酸浓度为0. 9 1. 2%，余量为水；配制时将上述配比的氯化钾、柠檬酸、水混合 在一起，搅拌至全部溶解为止。其次在9% Cr钢正上方表面打磨出直径5 6cm的电解面，打磨深度为1 2mm， 用加热融化的蜡将电解液容器(园桶状，无底部及顶部，直径4 5cm，高5 6cm，选用材 料为聚四氟乙烯)底部固定至打磨平面，确认四周用蜡密封严密后，向里面注入电解液；

　　在电解过程中，保持电解液PH = 3 4，温度在+5°C以下，电流密度控制在0. 02 0. 03cm2,电解时间为90 120分钟；最后电解完毕将电解下的粉末收集，用蒸馏水及酒精漂洗3次，直至无氯离子存 在，然后烘干。2. X射线衍射利用X射线衍射仪对上述步骤中烘干的粉末进行衍射测定；X射线衍射测试条件利用铜Ka特征辐射线做粉末衍射，经石墨单色器滤波 后，人=1. 5406A，电压40KV，电流50mA，狭缝为DSIRS. 3SSI，扫描速度4DEG/MIN，步级 0.02DEG。3. Laves 相的检测Laves相晶系为六方体，点阵常数为aQ = 0. 4740-0. 4780nm, c。= 0. 7631-0. 7696nm,晶面间距cQ/a(1 = 1. 61，通过查取《钢和合金中常见相X射线鉴定手册》 中Laves晶面间距数据表，其不同强度的特征衍射峰值如下S = 2. 162 2. 181m = 2. 370 2. 390W = 2. 053 2. 070若衍射谱线中同时出现了上述不同强度的衍射峰峰值，即认为9% Cr钢中存在有 Laves 相。本发明的有益效果为本发明方法提供的电解液配方针对中合金钢非破坏性碳化物分析而设计，勿需对 9% Cr钢进行破坏取样，只需在其表面打磨出一个区域，对9% Cr钢高温运行过程中Laves 相析出物可快速检测，试验成本低，操作工艺简单，分析用材料易购得，对金属无腐蚀性，价 格便宜等。本方法考虑了 9% Cr钢合金元素含量及析出相结构类型，经实际操作，具有现场 实践性强，操作过程简便，试验时间短，结果可靠性强的优点。目前国内外对于9% Cr钢中Laves相的检测均采用破坏性检验方法，破坏了设备 的完整性，本方法克服了上述不足，已取得了应用效果。

　　图1为本发明中实施例1中所做的X射线衍射图谱。图2为本发明中实施例2中所做的X射线衍射图谱。

　　具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步详细说明实施例1.某电厂主蒸汽管道采用ASME335-P91 (属9% Cr系列钢)，已运行10万 余小时，需对该批管段老化状况进行综合评判，以采取相应的监督措施。受用户委托，在不 破坏设备完整性的情况下，对该批管段进行了 Laves相分析，过程如下(1)现场碳化物萃取首先配制电解液，其配方为氯化钾、柠檬酸、水。其中氯化钾浓度为8%，柠檬酸浓 度为1.0%。

　　然后在9% Cr钢正上方表面打磨出直径5cm的电解面，打磨深度1. 5mm，然后将电 解液容器固定到电解面上，确认四周密封后，向里面注入电解液；在电解过程中，电解液PH = 3. 7，温度为+5°C，电流密度控制在0. 025cm2,100分 钟后，将电解下的粉末收集，用蒸馏水及酒精漂洗3次，直至无氯离子存在，然后烘干。(2) X射线衍射X射线衍射测试条件人二1. 5406A，电压 40KV，电流 50mA，狭缝为 DSIRS. 3SSI，扫描速度 4DEG/MIN，步 级0. 02DEG，衍射图谱见图1。(3)检测 Laves 相从X射线衍射图观察到，S = 2. 17、m = 2. 380、W = 2. 063，符合Laves谱线特征， 即该批主蒸汽管道运行后产生了 Laves相，说明该批管段已出现了较严重老化，今后需加 强该主蒸汽管道的监督，此次检验为保障机组安全运行提供了重要依据。实施例2.某电厂新采购一批ASME335-P91钢管(属9% Cr系列钢)，因为首次从 制造厂进货，对其轧制及热处理工艺需综合进行评判。受用户委托，对该批管段Laves相进 行了检测，过程如下(1)现场碳化物萃取首先配制电解液，其配方为氯化钾、柠檬酸、水。其中氯化钾浓度为8. 5%，柠檬酸 浓度为0.9%。然后在9% Cr钢正上方表面打磨出直径5cm的电解面，打磨深度1. 5mm，然后将 电解液容器固定到电解面上，确认四周密封后，向里面注入电解液；在电解过程中，电解液PH = 3. 6，温度为+5°C，电流密度控制在0. 03cm2,100分钟 后，将电解下的粉末收集，用蒸馏水及酒精漂洗3次，直至无氯离子存在，然后烘干。(2) X射线衍射X射线衍射测试条件A =1. 5406A，电压 40KV，电流 50mA，狭缝为 DSIRS. 3SSI，扫描速度 4DEG/MIN，步 级0. 02DEG。得到X射线衍射图谱见图2，(3) Laves 相的检测从X射线衍射图中，仅观察到S = 2. 17、W= 2. 063，未观察到m线，不符合Laves 谱线特征，从而可以确认未发现引起材料脆性倾向的Laves相。本发明方法针对9% Cr钢合金元素含量及其析出相类型特点而设计，解决了对 9% Cr钢高温运行过程中析出的Laves相进行快速非破坏性检测的问题。

　　权利要求

　　一种对9％Cr钢Laves相进行非破坏性检测的方法，其特征在于本检测方法是在火力发电机组停炉检修或者新机组投运前，勿需破坏性取样的情况下进行，本检测方法步骤如下(1).碳化物的制备首先，配制电解法所采用的电解液，电解液配方包括氯化钾，柠檬酸，水；其中氯化钾浓度为8～10％，柠檬酸浓度为0.9～1.2％，余量为水，配制时将上述配比的氯化钾、柠檬酸、水混合，搅拌至全部溶解为止。其次，先在9％Cr钢正上方表面打磨出直径在5～6cm、深度在1～2mm的电解面，然后用加热融化的蜡将电解液容器密封至已打磨的9％Cr钢表面，确认四周密封严密后，向里面注入电解液；所述电解液容器为园桶状，无底部及顶部，直径4～5cm，高5～6cm，选用材料为聚四氟乙烯；在电解过程中，保持电解液PH＝3～4，温度在+5℃以下，电流密度控制在0.02～0.03cm2，电解时间为90～120分钟；最后，将电解下的粉末收集，用蒸馏水及酒精漂洗3次，直至无氯离子存在，然后烘干待用。(2).X射线衍射利用X射线衍射仪对上述步骤中烘干的粉末进行衍射；X射线衍射测试条件利用铜Ka特征辐射线做粉末衍射，经石墨单色器滤波后，电压40KV，电流50mA，狭缝为DSIRS.3SSI，扫描速度4DEG/MIN，步级0.02DEG。(3).Laves相的检测Laves相晶系为六方体，点阵常数为a0＝0.4740 0.4780nm，c0＝0.7631 0.7696nm，晶面间距c0/a0＝1.61，通过查取《钢和合金中常见相X射线鉴定手册》中Laves晶面间距数据表，其不同强度的特征衍射峰值如下S＝2.162～2.181m＝2.370～2.390W＝2.053～2.070若衍射谱线中同时出现了不同强度的衍射峰峰值S、m、W，即认为9％Cr钢中存在有Laves相。FSA00000247492800011.tif

　　全文摘要

　　本发明涉及一种对9％Cr钢中Laves相进行非破坏性检测的方法。本检测方法步骤如下(1)碳化物的制备首先，配制电解法所采用的电解液，电解液配方包括氯化钾，柠檬酸，水；其中氯化钾浓度为8～10％，柠檬酸浓度为0.9～1.2％，余量为水；其次，先在9％Cr钢表面打磨出电解面，然后将电解液容器密封至电解面。(2)X射线衍射利用X射线衍射仪对上述步骤中烘干的粉末进行衍射；(3)Laves相的检测通过查取《钢和合金中常见相X射线鉴定手册》中Laves晶面间距数据表，若衍射谱线中同时出现了不同强度的衍射峰峰值S、m、W，即认为9％Cr钢中存在有Laves相。本发明能在保证设备完整性的前提下，对9％Cr钢中的Laves相进行准确的、快速的、非破坏性检验。

　　文档编号G01N23/20GK101915773SQ20101026588

　　公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月30日 优先权日2010年8月30日

　　发明者张晓昱, 柯浩, 欧阳杰, 牛晓光 申请人:河北省电力研究院