1、中華人民共和國電力行業標準 DL/T 55194低合金耐熱鋼蠕變孔洞檢驗技術工藝導則 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1

2、5Mo、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。

3、 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cp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、。 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20mm30mm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3090，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

5、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6m膏劑(或拋光粉)進行拋光23min，然后用2%硝酸酒精浸蝕； b. 用3m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

6、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(AR)1)2.53.0g，氫氟酸(AR)33.5mL。配制程序：蒸餾水+草酸攪拌+雙氧水攪拌+氫氟酸攪拌。 注：1)AR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3060次/min為宜； b. 第13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

7、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0.51mm的無色或深色有機玻璃片作為覆膜片，溶劑為三氯甲烷(AR)。 5.1.2 用厚度約為80m醋酸纖維紙作為覆膜片，溶液為丙酮(AR)。 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34s后稍加壓力，加壓時間為23min。 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

8、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0.5m的孔洞，覆膜上則為1m。 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

9、 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(m)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 (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

10、(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cp(mm-2)按下式計算 (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孔洞參數有如下偏差： a. 覆膜上測得的孔洞面積率f數值比實際工件上的f約小20%。 b. 覆膜上測得的孔洞平均直徑數值dcp比實際工件上的dcp約小5%15%，且孔洞直徑愈大，其偏差愈大。 7.4 蠕變損傷評級可按單個蠕變孔洞、方向性蠕變孔洞、鏈狀蠕變孔洞、微觀蠕變裂紋和宏觀蠕變裂紋等級別評定。

11、 _ 附加說明： 本導則由中華人民共和國電力工業部提出。 本導則由電力工業部部電站金屬材料標準化技術委員會歸口。 本導則由甘肅省電力試驗研究所、武漢水利電力大學、電力工業部熱工研究院負責起草。 本導則主要起草人員：唐齊德、梁煥文、吳非文。 低合金耐熱鋼蠕變孔洞檢驗技術 工 藝 導 則 DL/T 55194編寫說明 1 編寫目的 近年來，火電廠高溫部件壽命管理和壽命預測有了深入的發展，使金屬監督對保證火電廠安全運行有了進一步的主動性。對于諸如主蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道、導汽管及其管件、過熱器管、再熱器管及其集箱等關鍵高溫部件有多種蠕變壽命預測方法，國外較普遍使用的一種方法是檢查蠕變孔洞的方法。

12、該方法認為，上述高溫部件的蠕變損傷是蠕變孔洞萌生和發展的機制，其原理是將蠕變孔洞發展的各階段與金屬的蠕變曲線對應起來，從而可間接決定上述高溫部件的剩余蠕變壽命。這個方法的優點是： 以無損的金相檢驗方法檢查蠕變損傷，易于在電廠進行。 檢驗點可以很多，可作普遍檢查，不受取樣的限制。 可以發現局部部位因應力過高而造成的蠕變損傷，對工件中存在的局部蠕變損傷檢查十分有利。但是，蠕變孔洞檢驗存在兩點較大的困難： 如何制備合格的試樣，準確地顯示蠕變孔洞； 如何把蠕變孔洞與夾雜物、碳化物脫落以及拋光等工藝中所造成的空洞區別開來。 為此，編寫此工藝導則的目的在于制定一個規范化的工藝制度，以保證蠕變孔洞能得到正確

13、的顯示。另外，導則中也提出了識別蠕變孔洞的原則。這個工藝導則的編制是在幾個起草單位的科學試驗后提出的，并綜合有關電力試驗研究所、電廠、電力修造廠、電力建設研究所和電力工業部熱工研究院等有關專業同志的意見后修改而成。 本工藝導則的作用不僅使火力發電廠高溫部件的蠕變孔洞檢驗工藝操作規范化、統一化和科學化，而且也可使電力系統各單位所進行的蠕變孔洞檢驗結果及本單位歷次檢驗結果有可比性。 此工藝導則適用的對象是低合金耐熱鋼，即目前火力發電廠中最普遍用于主蒸汽管道、過熱器管及集箱等高溫蒸汽管道及管子的鋼材，對9%Cr鋼和12%Cr鋼及奧氏體不銹鋼可參照使用。 2 關于一些具體條款的說明 (1)第3章檢驗部

14、位的選擇 選擇的原則是火力發電廠高溫部件的溫度最高處、高應力區及應力集中處，在這些部位，由于應力和溫度較高，會造成較大的蠕變變形和過早的蠕變損傷和破壞。 另外，焊縫區域和熱影響區也作為優先選擇的檢驗部位而列入導則中，因為這些部位金屬組織與母材有較大的區別，是一個薄弱環節。 (2)第4章試樣制備 導則中采取4次拋光-浸蝕的反復制樣方法，目的在于獲得正確的蠕變孔洞顯示。在拋光時，會產生兩種現象：一是孔洞被變形層金屬蓋住而顯示不出，二是大量出現虛假的空洞。采用有限次數的反復拋光和浸蝕，可以去掉變形層的覆蓋，同時也不致擴大空洞和出現虛假孔洞。 拋光工藝中并列了化學拋光工藝和機械拋光工藝，這是因為正確地

15、執行這兩種工藝中的任一種均可達到目的，但為了不產生拋光變形層及拋光孔洞，我們建議用化學拋光工藝較好。另外，化學拋光也可使碳化物粒子脫落的機會減少，可以更有效地減少虛假孔洞的產生。 (3)第6章蠕變孔洞的識別 這是一個極為重要的條款，導則中列舉的識別原則是根據晶間蠕變孔洞生成機制和對孔洞的觀察經驗而制定的，主要的原則是： 1)火電廠大部分高溫部件由于其運行溫度和應力水平與相應鋼的R型蠕變機制的溫度和應力范圍相吻合，因而蠕變孔洞一定產生于晶界上，而不會在晶內。 個別由于應力較大而產生的W型蠕變由于在三晶界交界處生成楔形裂紋，其特征明確，很易識別。 2)蠕變孔洞優先產生于與外加應力相垂直的晶界上，其

16、次才在與外加應力有一定角度的晶界上產生。 3)蠕變孔洞的發展步驟如下： 在垂直于外加應力的晶界上產生個別孔洞孔洞成方向性排列，并且在與外加應力有一定角度的晶界上產生個別孔洞孔洞連成鏈串狀如“糖葫蘆”成為許多平行的顯微裂紋，有1個晶粒或幾個晶粒長宏觀裂紋。 4)由于孔洞形成與擴散有關，為減少表面能，故蠕變孔洞形狀多為圓形或橢圓形(有的橢圓形是由于磨片方向造成的)。 (4)第7章蠕變孔洞定量參數測定 1)孔洞評定時采用的金相顯微鏡放大倍數為400倍，之所以如此規定，是由于： 統一的放大倍數可使評定結果在量上有可比性。 400倍的放大倍數從實用上來講已足夠。超過400倍以上，所發現的孔洞由于尺寸太小，不會對工件的使用壽命產生明顯的影響，而且從熱力學上看，過小的孔洞是不穩定的。 在工具上易