由于良好的高温稳定性和热强性，P91 钢被广泛应用于制造大型火力发电机组高温高压蒸汽管道及部件，是现场金相检验中最常见的材质之一。 与室内取样分析检验相比，现场金相检验的工作条件差，危险性大，金相组织也不易拍摄。传统的现场金相制备流程时间长且易在金相表面形成干扰层或变形层，影响金相观察和分析结果。 本文介绍了一种采用化学磨光抛光试剂代替机械磨光及机械抛光工序的的现场金相检验方法，该方法对于试样磨面光洁度要求不高，抛光后表面不易产生变形层，不但可减轻劳动强度，并且可极大缩短现场制样时间，适用于P91钢的现场快速金相检验。 改进的试样磨光抛光方法 快速金相试样制备方法中的的磨光抛光过程是基于化学抛光原理，利用一定成分的试剂对试样表面进行不均匀性溶解，从而达到对试样表面进行磨光抛光的目的。磨光抛光试剂参数的选择对磨面的处理效果起决定性作用，试剂参数包括：试剂的成分、新旧程度、反应温度和反应时间等。磨光抛光液参数如表1所示： 现场金相快速制备工艺 试样磨光及抛光 P91钢现场金相检验前，用120#砂纸对待检面进行粗打磨，以去除待检表面氧化皮、油漆或其他污物。随后用竹镊子夹棉球蘸取表1所述的化学磨光抛光试剂，反复擦拭待检验试样表面1-2min。反应一旦开始，磨面迅速产生泡沫，泡沫愈多，抛光作用愈强烈。反应后磨面的色泽为银白色，此时若显微镜下观察，磨痕完全消失，基体组织腐蚀适当。图1显示经120#砂纸进行机械抛光后，金相显微镜下观察可见明显划痕。图2为经磨光抛光液擦拭后，金相显微镜观察未见明显划痕，可见腐蚀后基体组织，说明采用磨光抛光试剂可达到消除试样表面划痕的目的。 图1 120#砂纸机械磨光后显微形貌（200×） 图2 经磨光抛光液擦拭后显微组织形貌（200×） 2 清洁干燥 在化学磨光抛光后应立即用酒精擦洗试样表面，并用电吹风吹干，防止过腐蚀及生锈，影响试样表面美观。 3 侵蚀 对清洁干燥后的P91试样表面，立即进行侵蚀，侵蚀剂为三氯化铁盐酸水溶液。反复擦拭表面30s-1min。 4 复膜 在擦拭并清洁干燥的待检部位，用注射用针管喷淋丙酮，立即附上AC纸复膜，待干燥彻底后用镊子小心揭下，贴于粘有双面胶的载玻片上，以备显微观察。 试验结果与讨论 1 试验结果 图3为采用快速金相制备方法获得的试样在光学显微镜下的显微组织形貌。P91钢基体显微组织清晰可辨，可完整反映马氏体板条特征，抛光及腐蚀效果良好。 图3 P91 快速金相制备方法组织显示（500×） 图4 常规金相制备方法组织显示（500×） 图4为采用常规金相制备方法获得的试样在光学显微镜下的显微组织形貌。由图3及图4可见，采用快速金相检验技术方法与采用常规金相制备方法获得的试样金相效果无明显差别。采用快速金相检验方法与常规现场金相检验方法的综合比较如表2所示： 2 讨论 采用上述所述快速检验方法，在现场P91钢的金相检验中可获得较好的效果，但化学磨光抛光方法仅适用于P91管道的一般性金相检验，对于状态检验和寿命评估的金相检验具有一定的局限性。 进行现场金相试样制备时，应注意以下事项： 1 对于P91钢，其试样经化学磨光抛光后的显微组织衬度较经化学侵蚀得到的金相组织衬度小，因此在化学磨光抛光后，应再进行化学侵蚀，即可得到清晰的金相组织； 2 抛光反应一旦开始，磨面会迅速产生泡沫，泡沫越多，抛光作用越强烈。若磨面抛光时间已超过预期时间仍无反应泡沫，此溶液处于钝化状态，可能由于溶液放置时间过长，或双氧水含量过多，需重新配制制剂； 3 配制溶液时，为防止氢氟酸与玻璃器皿发生化学反应，引起玻璃腐蚀，应采用塑料器皿盛装。双氧水和草酸混合后，随着生成物氧气的逸出，使溶液成为碳酸水溶液而失去效力。因此，为保证试剂磨逛抛光效力，可事先将其他成分按比例配好密封保存，现场使用时按比例加入双氧水即可。 4 由于化学磨光抛光反应剧烈，因此应严格掌握操作时间，以免过腐蚀，一旦出现过蚀坑穴，试样应重新打磨抛光。 结论 1 采用研制出的磨光抛光试剂，可替代常规金相制样中的机械磨光及抛光工序，较常规金相检验方法可节约制样时间一倍以上，是提高现场P91现场金相制备效率的关键技术。其主要特点是操作简便、速度快、效率高。且制样质量能够满足现场金相检验的需要，特别是快速分析。适用于现场形状不规则和不宜取样破坏的工件及大型工件，对于批样试样，形状复杂及小曲率半径的曲面试样，本文所述快速金相制备方法优点尤为突出。 2 现场快速金相检验方法操作简单，但由于磨光抛光试剂具有一定的腐蚀性，因此在配制及使用时，操作人员需采取相应的安全措施。试剂使用时应随配随用，不可长期放置，以免试剂因挥发失效，影响效果。 选自：《理化检验—物理分册》 Vol.51 2015.12
作者：田晓璇，工程师，西安热工研究院有限公司
联系客服
