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1、(10)申请公布号 CN 103805999 A (43)申请公布日 2014.05.21 CN 103805999 A (21)申请号 201410080447.4 (22)申请日 2014.03.06 C23F 1/28(2006.01) G01N 1/32(2006.01) (71)申请人 国家电网公司 地址 250002 山东省济南市市中区二环南路 1 号 申请人 国网山东省电力公司电力科学研究 院 (72)发明人 刘爽 邓化凌 李新庚 樊志彬 郭凯 曹建梅 荆象阳 胡新芳 赵永宁 (74)专利代理机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 37221 代理人 彭成 (54) 发明名称 电站。
2、锅炉用 18-8 型铬镍奥氏体不锈钢金相 侵蚀液及侵蚀方法 (57) 摘要 本发明公开了一种电站锅炉用 18-8 型铬镍 奥氏体不锈钢金相侵蚀液， 由分析纯盐酸、 分析纯 硝酸、 分析纯氢氟酸、 分析纯十二烷基磺酸钠和分 析纯无水乙醇组成， 各组分的含量分别为 ： 分析 纯盐酸 300-400ml/L， 分析纯硝酸 100-150ml/L， 分析纯氢氟酸 30-50ml/L， 分析纯十二烷基磺酸 钠 5g/L， 分析纯无水乙醇余量。本发明具有将电 站锅炉 18-8 型铬镍奥氏体不锈钢受热面管金相 组织中奥氏体晶界、 碳化物 M23C6和金属间化合物 相等奥氏体晶粒析出相、 蠕变孔洞及沿晶裂纹 。
3、等形貌特征显示清楚， 侵蚀速度容易控制， 配制方 便等优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103805999 A CN 103805999 A 1/1 页 2 1. 一种电站锅炉用 18-8 型铬镍奥氏体不锈钢金相侵蚀液， 其特征在于， 所述侵蚀液由 分析纯盐酸、 分析纯硝酸、 分析纯氢氟酸、 分析纯十二烷基磺酸钠和分析纯无水乙醇组成， 各组分的含量分别为 ： 分析纯盐酸 300-400ml/L， 分析纯硝酸 100-150m。
4、l/L， 分析纯氢氟酸 30-50ml/L， 分析纯十二烷基磺酸钠 5g/L， 无水乙醇余量。 2.一种针对权利要求1所述的金相侵蚀液的配制方法， 步骤如下 ：（1） 量取40-57mL分 析纯无水乙醇、 30-40mL 分析纯盐酸、 10-15mL 分析纯硝酸， 依次倒入试剂瓶 ；（2） 称取分析 纯十二烷基磺酸钠 0.5g， 加入试剂瓶 ；（3） 量取分析纯氢氟酸 3-5mL， 加入试剂瓶后搅匀静 置， 得到侵蚀液。 3.如权利要求2所述的配制方法， 其特征在于， 所述步骤1） 中加分析纯硝酸时， 先加入 一半用玻璃棒搅拌均匀， 再加剩下的部分。 4. 如权利要求 2 所述的配制方法， 其。
5、特征在于， 所述步骤 3） 静置 12h。 5. 一种利用权利要求 1 所述的侵蚀液进行金相侵蚀的方法， 其步骤为 ： （1） 将待测电站锅炉用 18-8 型铬镍锅炉奥氏体不锈钢试样进行金相制样 ；（2） 将待测 金相试样的金相磨面全部浸入侵蚀液中， 当观察到试样表面变为银灰色后取出 ；（3） 用无 水酒精将侵蚀表面冲洗干净， 吹干。 6. 如权利要求 5 所述的金相侵蚀的方法， 其特征在于， 所述金相制样过程包括粗磨、 细 磨、 抛光、 清洗、 吹干。 7. 如权利要求 5 所述的金相侵蚀的方法， 其特征在于， 所述步骤 2） 金相磨面全部浸入 侵蚀液中 15-25s。 8. 如权利要求 5。
6、 所述的金相侵蚀的方法， 其特征在于， 所述步骤 3） 吹干时使试样和吹 风呈 45。 权 利 要 求 书 CN 103805999 A 2 1/5 页 3 电站锅炉用 18-8 型铬镍奥氏体不锈钢金相侵蚀液及侵蚀 方法 技术领域 0001 本发明涉及电站锅炉用 18-8 型铬镍奥氏体不锈钢金相侵蚀液及侵蚀方法， 特别 适合电站锅炉用 TP304、 TP304H、 TP347、 TP347H 等 18-8 型铬镍奥氏体不锈钢受热面管的金 相侵蚀。背景技术 0002 奥氏体不锈钢以其较高的蠕变强度、 良好的组织稳定性、 优良的抗烟气腐蚀和蒸 汽氧化性能， 在制造电站锅炉受热面中得到了大量的应用，。
7、 大部分奥氏体不锈钢均是在 18-8 型 (18Cr-8Ni) 不锈钢的基础上发展起来。 0003 电站锅炉受热面管都是在高温高压的条件下运行， 管子外表面的烟气温度超过 1000， 管子内流动的高压蒸汽温度在 540以上， 压力达 16MPa 以上， 运行条件极为恶劣。 因此， 对 18-8 型铬镍奥氏体不锈钢受热面管子的金相检测是电站锅炉金属监督工作的重 要内容。在受热面管长期高温高压服役过程中， 奥氏体晶粒会在内部和晶界上析出碳化物 M23C6和金属间化合物 相， 会降低其强度、 韧性和耐腐蚀性能， 严重威胁锅炉安全运行。 0004 碳化物 M23C6是奥氏体不锈钢在高温高压条件下运行，。
8、 晶粒内的 Cr、 Ni 等合金元素 脱溶， 再形成的碳化物， 其往往在奥氏体晶界上呈链状析出长大， 导致受热面管强度下降， 并且会引起奥氏体晶粒出现贫Cr区， 在一定腐蚀条件下会发生应力腐蚀。 相是由铁素体 转化而来的、 高硬度的脆性相， 相形成的同时会伴随着奥氏体不锈钢硬度的增加与塑性、 韧性的降低， 而且 相析出引起晶粒内铬含量的变化， 会使材料的耐蚀性下降。另外， 运行 中受热面管不可避免会出现堵塞、 爆管等常见的事故， 奥氏体不锈钢受热面管会因管内蒸 汽泄漏而出现严重的老化现象， 严重老化的奥氏体不锈钢金相组织形貌特征为晶界上出现 黑色的蠕变孔洞、 沿晶裂纹等。 在蒸汽品质不高的情况。
9、下， 氯离子等腐蚀介质会引起奥氏体 晶粒沿晶界出现应力腐蚀开裂。 0005 电站锅炉用 18-8 型铬镍奥氏体不锈钢的金相侵蚀较为困难， 现常用的侵蚀剂如 王水， 对经过长期高温高压运行的奥氏体不锈钢的晶界侵蚀往往过重， 不能真实的显示出 晶界形貌和在内部和晶界上析出碳化物 M23C6和金属间化合物 相， 并且侵蚀速度过快， 很 难控制侵蚀的进程， 如图 7 所示。另外， 常用的侵蚀剂如盐酸 FeCl3水溶液， 在侵蚀过程中 产生的污物容易粘附在金相试样表面， 不易冲洗干净， 影响了对金相组织的观察， 如图 8 所 示。 0006 中国发明专利 CN101353794A， 公开了一种奥氏体不锈。
10、钢金相侵蚀剂及其配制方法 和应用， 该金相侵蚀剂由氢氟酸与硝酸的混合溶液， 按体积比计量， 各组分的比例分别为 ： 氢氟酸 ： 硝酸 ： 水=2:1:7。 该发明主要针对常温下使用的奥氏体不锈钢金相试样的侵蚀， 并 且侵蚀速度慢， 工作效率低， 不适用于锅炉受热面管用 18-8 型铬镍奥氏体不锈钢的金相侵 蚀。 发明内容 ： 0007 本发明所要解决的技术问题之一是提供一种具有将电站锅炉 18-8 型铬镍奥氏体 说 明 书 CN 103805999 A 3 2/5 页 4 不锈钢受热面管金相组织中奥氏体晶界、 碳化物 M23C6和金属间化合物 相等奥氏体晶粒 析出相、 蠕变孔洞及沿晶裂纹等形貌。
11、特征显示清楚， 侵蚀速度容易控制， 具备一定化学抛光 作用， 配制方便的金相侵蚀液 ； 0008 本发明所要解决的技术问题之二是提供上述金相侵蚀液的配制方法 ； 0009 本发明所要解决的技术问题之三是提供上述金相侵蚀液的使用方法。 0010 为解决上述技术问题， 本发明通过以下技术方案实现 ： 0011 一种电站锅炉用 18-8 型铬镍奥氏体不锈钢金相侵蚀液， 由分析纯盐酸、 分析纯硝 酸、 分析纯氢氟酸、 分析纯十二烷基磺酸钠和分析纯无水乙醇组成， 各组分的含量分别为 ： 分析纯盐酸 300-400mL/L， 分析纯硝酸 100-150mL/L， 分析纯氢氟酸 30-50mL/L， 分析纯。
12、十二 烷基磺酸钠 5g/L， 分析纯无水乙醇余量。 0012 针对上述的金相侵蚀液的配制方法， 步骤如下 ：（1） 量取 40-57mL 分析纯无水乙 醇、 30-40mL 分析纯盐酸、 10-15mL 分析纯硝酸， 依次倒入试剂瓶 ；（2） 称取分析纯十二烷基 磺酸钠 0.5g， 加入试剂瓶 ；（3） 量取分析纯氢氟酸 3-5mL， 加入试剂瓶后搅匀静置， 得到侵蚀 液。 0013 优选加分析纯硝酸时， 先加入一半用玻璃棒搅拌均匀， 再加剩下的部分。 0014 优选静置 12h。 0015 针对上述的侵蚀液进行金相侵蚀的方法， 其步骤为 ： 0016 （1） 将待测电站 18-8 型铬镍锅炉。
13、奥氏体不锈钢试样进行金相制样 ；（2） 将待测金 相试样的金相磨面全部浸入侵蚀液中， 当观察到试样表面变为银灰色后取出 ；（3） 用无水 酒精将侵蚀表面冲洗干净， 吹干。 0017 上述金相制样过程包括粗磨、 细磨、 抛光、 清洗、 吹干。 0018 优选金相磨面全部浸入侵蚀液中 15-25s。 0019 优选吹干时使试样和吹风呈 45 0020 本发明的技术优势和特点 ： 0021 （1） 金相侵蚀液的配方简单， 配制操作容易 ； 0022 （2） 电站锅炉 18-8 型铬镍奥氏体不锈钢受热面管在经过高温运行后及出现严重 老化现象后， 经过侵蚀， 可以使金相组织中的奥氏体晶界、 碳化物 M2。
14、3C6和金属间化合物 相等奥氏体晶粒析出相、 蠕变孔洞及应力腐蚀裂纹等形貌显示清楚。 0023 （3） 本发明针对电站锅炉用 18-8 型铬镍奥氏体不锈钢受热面管的金相侵蚀， 通过 以分析纯乙醇作为溶剂， 将分析纯盐酸、 分析纯氢氟酸、 分析纯硝酸和分析纯十二烷基磺酸 钠按一定比例配制。分析纯乙醇作为溶剂能够有效控制扩散和对流速度， 对金相表面侵蚀 均匀， 使侵蚀过程均匀地进行。分析纯盐酸、 分析纯氢氟酸、 分析纯硝酸的配比能有效提高 侵蚀液的侵蚀能力， 且具有一定的化学抛光作用， 能够在侵蚀过程中将试样表面的小划痕、 不平整表面等侵蚀掉。 分析纯十二烷基磺酸钠的加入， 提高了侵蚀剂的活性， 。
15、使容易粘附在 金相试样表面的污物能够快速溶解， 提高金相制作质量， 便于对组织的观察。 在常温下使用 和保存， 便于现场对受热面管金相检测时使用。 0024 （4） 用无水酒精将侵蚀表面冲洗干净， 吹干， 吹干过程要使试样和吹风呈 45， 保 证了试样表面不会形成酒精渍。 说 明 书 CN 103805999 A 4 3/5 页 5 附图说明 0025 图 1 为实施例 1 材质为 TP347H 的某电站 1028t/h 锅炉受热面管原始金相组织形 貌 ； 0026 图 2 为实施例 1 材质为 TP347H 的某电站 1028t/h 锅炉受热面管运行 11.8 万小时 后的金相组织形貌 ； 。
16、0027 图 3 为实施例 2 为材质为 TP304H 的某电站 2020t/h 锅炉受热面管高温过热器管 爆管后出现严重老化， 奥氏体晶界上存在蠕变孔洞的金相组织形貌 ； 0028 图 4 为实施例 2 为材质为 TP304H 的某电站 2020t/h 锅炉受热面管高温过热器管 爆口处奥氏体晶界上蠕变孔洞已连接， 形成沿晶裂纹的金相组织形貌 ； 0029 图 5 为实施例 3 材质为 TP304 的某电站 1024t/h 锅炉受热面管高温过热器管奥氏 体应力腐蚀裂纹金相组织形貌 ； 0030 图 6 为实施例 3 材质为 TP304 的某电站 1024t/h 锅炉受热面管高温过热器管奥氏 体。
17、应力腐蚀裂纹金相组织形貌 ； 0031 图 7 为王水侵蚀后材质为 TP347H 的某电站 1024t/h 锅炉受热面管高温过热器管、 运行 4.7 万小时后金相组织形貌 ； 0032 图 8 为盐酸 FeCl3水溶液侵蚀后材质为 TP304H 某电站 1024t/h 锅炉受热面管屏 式过热器管、 运行 8.6 万小时后的金相组织形貌。 具体实施方式 0033 实施例 1 0034 对某电站1028t/h锅炉材质为TP347H的高温再热器管金相试样进行侵蚀， 运行时 间约 11.8 万小时。 0035 金相侵蚀液由分析纯盐酸、 分析纯硝酸、 分析纯氢氟酸、 分析纯十二烷基磺酸钠和 分析纯无水乙。
18、醇组成， 各组分的用量分别为 ： 分析纯盐酸 40mL， 分析纯硝酸 15mL， 分析纯氢 氟酸 3mL， 分析纯十二烷基磺酸钠 5g， 分析纯无水乙醇余量。 0036 金相侵蚀液配置顺序 ：（1） 用量筒量取 42mL 分析纯无水乙醇， 倒入塑料试剂瓶内 ； （2） 用量筒量取分析纯盐酸 40mL， 加入塑料试剂瓶内， 加入时要用玻璃棒引流， 缓缓加入， 加 入后用玻璃棒搅拌均匀 ；（3） 用量筒量取分析纯硝酸 15mL， 加入塑料试剂瓶内， 加入过程要 用玻璃棒引流， 缓缓加入， 加入一半时用玻璃棒搅拌均匀， 再加剩下的部分 ；（4） 用天平称 取分析纯十二烷基磺酸钠 0.5g， 加入塑料。
19、试剂瓶内， 加入后用玻璃搅拌均匀 ；（5） 用塑料量 筒量取分析纯氢氟酸 3mL， 缓缓加入塑料试剂瓶内， 用塑料棒搅拌均匀 ；（6） 静置 12 小时后 即可使用。 0037 金相侵蚀方法如下 ：（1） 将 TP347H 取样管进行金相制样， 制样过程主要包括粗磨、 细磨、 机械抛光、 清洗、 吹干 ；（2） 将 TP347H 取样管的金相磨面全部浸入侵蚀液中， 浸入后 可以轻轻晃动， 去除试样表面吸附的气泡， 侵蚀时间控制在 20-30s ；（3） 用无水酒精将侵蚀 表面冲洗干净 ；（4） 吹干， 吹干过程要使试样和吹风呈 45， 以保证试样表面不会形成酒精 渍。 0038 金相观察 ： 。
20、将吹干后的试样放在金相显微镜上观察， 能够观察到 TP347H 取样管金 相试样的奥氏体晶界清晰完整， 奥氏体晶粒和晶界上出现细小的M23C6颗粒和相， 如图1、 说 明 书 CN 103805999 A 5 4/5 页 6 2 所示。 0039 实施例 2 0040 对某电站 2020t/h 锅炉材质为 TP304H 的高温过热器管爆口处严重老化金相试样 进行侵蚀。 0041 金相侵蚀液由分析纯盐酸、 分析纯硝酸、 分析纯氢氟酸、 分析纯十二烷基磺酸钠和 分析纯无水乙醇组成， 各组分的含量分别为 ： 分析纯盐酸 30mL， 分析纯硝酸 10mL， 分析纯氢 氟酸 3mL， 分析纯十二烷基磺酸。
21、钠 5g， 分析纯无水乙醇余量。 0042 金相侵蚀液配置顺序 ：（1） 用量筒量取 57mL 分析纯无水乙醇， 倒入塑料试剂瓶内 ； （2） 用量筒量取分析纯盐酸 30mL， 加入塑料试剂瓶内， 加入时要用玻璃棒引流， 缓缓加入， 加 入后用玻璃棒搅拌均匀 ；（3） 用量筒量取分析纯硝酸 10mL， 加入塑料试剂瓶内， 加入过程要 用玻璃棒引流， 缓缓加入， 加入一半时用玻璃棒搅拌均匀， 再加剩下的部分 ；（4） 用天平称 取分析纯十二烷基磺酸钠 0.5g， 加入塑料试剂瓶内， 加入后用玻璃搅拌均匀 ；（5） 用塑料量 筒量取分析纯氢氟酸 3mL， 缓缓加入塑料试剂瓶内， 用塑料棒搅拌均匀 。
22、；（6） 静置 12 小时后 即可使用。 0043 金相侵蚀方法如下 ：（1） 将 TP304H 取样管爆口处进行金相制样， 制样过程主要包 括镶嵌、 粗磨、 细磨、 抛光、 清洗、 吹干 ；（2） 将 TP304H 取样管爆口处金相磨面全部浸入侵蚀 液中， 浸入后可以轻轻晃动， 去除试样表面吸附的气泡， 侵蚀时间控制在 15-20s， 观察到试 样表面变为银灰色后取出 ；（3） 用无水酒精将侵蚀表面冲洗干净 ；（4） 吹干， 吹干过程要使 试样和吹风呈 45， 保证试样表面不会形成酒精渍。 0044 金相观察 ： 将吹干后的试样放在金相显微镜上观察， 能够观察到 TP304H 取样管爆 口处。
23、奥氏体晶界上存在大量的蠕变孔洞， 并且在爆口处蠕变孔洞已经连接起来， 形成沿晶 裂纹， 如图 3、 4 所示。 0045 实施例 3 0046 对某电站 1024t/h 锅炉材质为 TP304 的高温过热器管应力腐蚀金相试样进行侵 蚀。 0047 金相侵蚀液由分析纯盐酸、 分析纯硝酸、 分析纯氢氟酸、 分析纯十二烷基磺酸钠和 分析纯无水乙醇组成， 各组分的用量分别为 ： 分析纯盐酸 35mL， 分析纯硝酸 10mL， 分析纯氢 氟酸 5mL， 分析纯十二烷基磺酸钠 5g， 分析纯无水乙醇余量。 0048 金相侵蚀液配置顺序 ：（1） 用量筒量取 50mL 分析纯无水乙醇， 倒入塑料试剂瓶内 ；。
24、 （2） 用量筒量取分析纯盐酸 35mL， 加入塑料试剂瓶内， 加入时要用玻璃棒引流， 缓缓加入， 加 入后用玻璃棒搅拌均匀 ；（3） 用量筒量取分析纯硝酸 10mL， 加入塑料试剂瓶内， 加入过程要 用玻璃棒引流， 缓缓加入， 加入一半时用玻璃棒搅拌均匀， 再加剩下的部分 ；（4） 用天平称 取分析纯十二烷基磺酸钠 0.5g， 加入塑料试剂瓶内， 加入后用玻璃搅拌均匀 ；（5） 用塑料量 筒量取分析纯氢氟酸 5mL， 缓缓加入塑料试剂瓶内， 用塑料棒搅拌均匀 ；（6） 静置 12 小时后 即可使用。 0049 金相侵蚀方法如下 ：（1） 将 TP304 取样管应力腐蚀试样进行金相制样， 制样。
25、过程主 要包括粗磨、 细磨、 抛光、 清洗、 吹干 ；（2） 将 TP304 取样管的金相磨面全部浸入侵蚀液中， 浸 入后可以轻轻晃动， 去除试样表面吸附的气泡， 侵蚀时间控制在 15-25s， 观察到试样表面变 为银灰色后取出 ；（3） 用无水酒精将侵蚀表面冲洗干净 ；（4） 吹干， 吹干过程要使试样和吹 说 明 书 CN 103805999 A 6 5/5 页 7 风呈 45， 保证试样表面不会形成酒精渍。 0050 金相观察 ： 将吹干后的试样放在金相显微镜上观察， 能够观察到 TP304 取样管金 相试样的奥氏体晶粒、 晶界形貌和应力腐蚀裂纹形貌清晰， 如图 5、 6 所示。 0051 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述， 但并非对本发明保护范 围的限制， 所属领域技术人员应该明白， 在本发明的技术方案的基础上， 本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。 说 明 书 CN 103805999 A 7 1/2 页 8 图 1 图 2 图 3 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103805999 A 8 2/2 页 9 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103805999 A 9 。