一种化学抛光剂及电站锅炉受热面管金相的现场检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种化学抛光剂及电站锅炉受热面管金相的现场检测方法。
【背景技术】
[0002]火电厂锅炉受热面管是在高温高压的工况下长期运行，管子内流通高温高压的过热蒸汽，管子外为高速流动的高温烟气。经过长期运行后，管子的金相组织会逐渐发生老化，造成性能下降，导致无法承受管子内部的介质压力而发生爆管泄漏。根据金相检测结果能够准确判断电站锅炉受热面管在运行后组织老化情况，是DL/T 438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》和DL 647-2004《电站锅炉压力容器检验规程》规定必须进行检测的项目，金相检测结果能够准确反应受热面管子当前的组织状态，并对剩余寿命或失效分析做出准确的评估，为电力企业做出正确的分析处理提供技术指导。
[0003]为了保证检测结果的准确性，对电站锅炉受热面管进行金相检测都是进行割管取样，在实验室对取样管进行金相检测。由于割管取样后需要采用机械加工的方式将取样管加工成长度为20?30mm的管段并且将检测截面磨平，然后进行粗磨、细磨、机械抛光、化学侵蚀和金相显微镜观察等步骤，整个检测环节多，周期长，试验检测结果需要一周甚至更长的时间才能得到。另外，取样管的割口焊接恢复会耗费发电企业大量的时间和人力物力，工作量巨大，对企业的生产和经济效益造成了一定影响。
[0004]采用现有技术的现场金相检测方法主要是受抛光过程的影响较大，使用现有的化学抛光剂容易出现组织假象，会严重影响检测结果。而采用机械抛光的方法，因检测面较小，无法保证在机械抛光过程中摩擦产生的热量及时散发，会导致检测面过热而影响对组织老化的判断。
【发明内容】
[0005]为了解决电站锅炉受热面管金相检测过程复杂、周期长的实际情况，本发明公开了一种化学抛光剂及电站锅炉受热面管金相的现场检测方法，本发明不需要割管取样，直接在电站锅炉受热面管上进行金相检测，可以利用现有的金相检测技术和金相检测设备、药品等，通过合理设计金相检测各个技术环节，采用专用的化学抛光剂，能够得到准确的检测结果，使用方便快捷，大大提高检测效率。
[0006]为实现上述目的，本发明的具体方案如下:
[0007]—种化学抛光剂，由分析纯草酸、分析纯氢氰酸、聚丙烯酰胺、双氧水、无水乙醇和蒸馏水制成，每升化学抛光液中各组分的浓度如下:分析纯草酸15g/L?20g/L，分析纯氢氟酸10ml/L?20ml/L，聚丙烯酰胺5g/L，30%体积分数的双氧水200ml/L?250ml/L，无水乙醇200ml/L?300ml/L，蒸馈水余量。
[0008]本专利的化学抛光剂是针对铁素体耐热钢，其耐腐蚀性能要比奥氏体不锈钢差，并且化学抛光是用在机械抛光步骤之后，仅需要适当的抛光作用就可以(可以看作是精细抛光)，如果抛光能力强，就会导致观察时显微组织假象的出现，严重影响观察效果。所以以上配方的化学抛光剂不但可以保证良好的抛光效果，还可以避免由于抛光过度导致的显微组织假象的出现。
[0009]优选的，每升化学抛光液中各组分的浓度如下:分析纯草酸15g/L?17g/L，分析纯氢氟酸13ml/L?18ml/L，聚丙烯酰胺5g/L，30%体积分数的双氧水220ml/L?240ml/L，无水乙醇240ml/L?280ml/L，蒸馏水余量。
[0010]上述化学抛光液的制备方法，包括如下步骤:
[0011 ] I)按所述配比量取水和无水乙醇，混合；
[0012]2)按上述配比量取30%双氧水，加入上述乙醇溶液内，混合均匀；
[0013]3)按上述配比分别称取草酸和聚丙烯酰胺，分别加入步骤2)得到的混合溶液中，混合均匀；
[0014]4)按上述配比量取分析纯氢氰酸，缓慢加入步骤3)得到的混合溶液中，混合均匀，得到化学抛光液。
[0015]上述化学抛光液的配制过程，具体包括以下步骤(以配制10ml化学抛光剂为例):
[0016]步骤一:分别用玻璃量筒量取43?59ml蒸馏水和20?30ml无水酒精，倒入塑料试剂瓶内；
[0017]步骤二:用玻璃量筒量取30%双氧水20?25ml，加入塑料试剂瓶内，加入后用搅拌均匀；
[0018]步骤三:分别用天平称取分析纯草酸，1.5?2g和0.5g聚丙烯酰胺，加入塑料试剂瓶内，搅拌均匀；
[0019]步骤四:用塑料量筒量取分析纯氢氟酸I?2ml，缓缓加入塑料试剂瓶内，用塑料棒搅拌均匀。
[0020]所述化学抛光液在铁素体耐热钢的金相分析中的应用。
[0021]机械抛光和利用所述化学抛光液进行的化学抛光联用方法在现场金相检测中的应用。
[0022]—种电站锅炉受热面现场金相检测方法，包括如下步骤:在电站锅炉检测表面上打磨出检测区域，对检测区域进行磨制、抛光、侵蚀，最后进行金相观察;所述抛光步骤为先用机械抛光，后用所述化学抛光液进行抛光。
[0023]为保证抛光质量，抛光的过程采用先机械抛光、再化学抛光的方式，可以保证抛光过程不出现假象、变形层、过热层等，在现场条件下得到良好的抛光效果。
[0024]优选的，所述检测区域的打磨深度为0.5?1_。
[0025]检测表面打磨的具体步骤为:
[0026]先用角向磨光机将待检受热面管外表面的氧化皮清理干净，然后在需要进行金相检测的受热面管外表面打磨出纵向100mm、横向5mm的平面作为检测区域，能够保证有足够的检测面积，对受热面管的组织老化情况进行准确的分析;检测区域的打磨深度在0.5?1mm，保证既能去除受热面管外壁脱碳层，剩余壁厚也不低于最小理论计算壁厚。同时，检测区域平面可以保证XH-500型便携式金相显微镜能够稳定的固定在受热面管外壁上。
[0027]优选的，所述磨制包括粗磨、细磨和精磨，
[0028]粗磨，先用#120水砂纸进行粗磨磨光，再用#280水砂纸进行粗磨磨光；
[0029]细磨，先用#400水砂纸进行细磨磨光，再用#600水砂纸进行细磨磨光；
[0030]精磨，先用#400金相砂纸对试样磨面进行精磨，再用#600金相砂纸对试样磨面进行精磨。
[0031]优选的，所述机械抛光过程，一边喷洒粒度为5μηι的金刚石抛光喷雾，一边用手持式电动磨光机进行机械抛光。
[0032]进一步优选的，所述手持式电动磨光机的转速为2500-3000转/分钟；机械抛光的时间为15-30s。
[0033]将检测表面的机械划痕基本抛掉，用无水酒精将检测表面残余的金刚石抛光液清洗干净，清洗完用脱脂棉将无水酒精擦拭干净。机械抛光过程中要不断喷洒金刚石抛光液，防止抛光过程中检测表面因发热而发生氧化和过热组织，影响观察结果。
[0034]优选的，所述化学抛光的时间为5-15s，检测表面残余的机械划痕完全消失后，停止擦拭，用无水酒精将检测表面残余的化学抛光液清洗干净，清洗完后，用脱脂棉将无水酒精擦拭干净。
[0035]无水酒精可以彻底清除抛光液，并且不会对抛光面产生腐蚀。
[0036]优选的，根据受热面管材质的不同选择不同的化学腐蚀剂进行表面侵蚀，侵蚀时间为5-1 Os。
[0037]进一步优选的，碳钢、中合金钢和低合金钢管使用4%硝酸的酒精溶液进行侵蚀；高合金钢管采用FeCl3盐酸水溶液进行侵蚀;或所述FeCl3盐酸水溶液为每10ml蒸馏水中溶解50ml浓盐酸和5g分析纯FeCl3。
[0038]优选的，将XH-500型便携式现场金相显微镜垂直放在金相检测区域表面上观察。
[0039]本发明的有益效果为:
[0040]1、电站锅炉受热面管采用现场金相检测的方法，能够避免了割管取样、取样管金相试样加工、取样管割口焊接恢复等诸多环节，能够在现场检测结束后就得到检测结果，大大的节省了检测需要的时间，节约了人力物力。
[0041]2、该检测方法利用现有的金相检测技术和金相检测设备等，通过合理设计金相检测各个技术环节，采用先机械抛光，再化学抛光的方式，并且使用专用的化学抛光剂，不会因采用单一抛光方法而出现的组织假象、变形层、过热层等，能够保证了抛光质量，能够得到准确的检测结果，方便快捷，大大提高检测效率。
【附图说明】
[0042]图1和图2为实施例1的金相组织形貌，图1为高温过热器南数第11屏、外数第二根管出口段的金相组织形貌，图2为南数第3屏、外数第6根入口段的金相组织形貌；
[0043]图3和图4为实施例2的金相组织形貌，图3为屏式过热器西数第9屏、外数第6根管入口段的金相组织形貌，图4为西数第8屏、