Файл: Неразрушающие методы контроля металлов на тепловых электростанциях..pdf

происходит при оптимальном режиме, на полируемой

поверхности образовывается вязкая полупроводящая прпанодиая пленка темно-коричневого цвета, состоящая

из неметаллических соединении, обладающих высоким удельным сопротивлением. Эта пленка на выступах

шероховатой поверхности имеет меньшую толщину

и, следова’тельно, меньшее электрическое сопротивление, чем на впадинах, вследствие чего растворение металла

на выступах проходит быстрее, чем во впадинах из-за большей плотности тока. Для получения качественного

шлифа электрополировку следует проводить так, чтобы

во время всего процесса полировки ие разрушить обра­

зовавшуюся прианодную пленку.

После прекращения полировки необходимо сразу же

снять с детали электрополировочную головку и струей чистой воды (из резиновой груши) полностью удалить с поверхности шлифа темно-коричневую пленку, промыть его этиловым спиртом и осушить фильтровальной бума­

гой. Во избежание нанесения на поверхность шлифа рисок (царапин) сушку необходимо производить без

передвижений бумаги по плоскости шлифа. Микроструктура, выявленная травлением после элек­

трополировки, имеет четкое изображение, так как на по­

верхности шлифа отсутствуют деформированные (накле­

панный) и другие слои, искажающие истинную структуру металла, что имеет место при механической полировке. Время, затрачиваемое на элекрохимическую полировку

по шлифованной поверхности детали, составляет не бо­

лее 7—9'мин.

Применение электрохимической полировки и электро­

травления шлифов в сочетании с получением копий

микроструктуры на полистироловых пластинках (репли­ ках) успешно применяется в течение ряда лет лаборато­ рией сварки и исследования металлов предприятием Львовэнергоремонт для структурного анализа сталей на электростанциях, что дает право рекомендовать эти

методы для широкого внедрения в практику лабораторий металлов монтажных, ремонтных и энергетических пред­ приятий.

13. ВЫЯВЛЕНИЕ И РЕГИСТРАЦИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ

Выявление микроструктуры углеродистых и низколе­

гированных сталей после подготовки шлифа производит­

ся химическим травлением с помощью 2%-ного раствора

42

азотной кислоты в этиловом спирте в течение 30—40 сек.

Микроструктуру нержавеющих хромистых и хромонике­

аустенитных хромоникелевых сталей металлографическим способом можно производить при помощи электротрав­

ления шлифов. Электротравление на установке УЭП-2М

Изучение протравленных шлифов и регистрацию !(фо­ тографирование) микроструктуры можно производить

непосредственно на деталях при помощи переносного микроскопа ММУ-3 с мпкрофотонасадкой МФН-7.

Ряд недостатков, присущих этому способу, а именно: невозможность проведения анализа в стесненных местах,

наличие вибрации оборудования и значительной запы­

ленности атмосферы, необходимость выполнения работы специалистом-металловедом, значительно затрудняют

и ограничивают его применение при монтаже и особенно

при ремонте энергооборудования. Поэтому в последние годы все большее применение находит метод изучения оттисков (реплик) микроструктуры на стационарном ла­ бораторном оборудовании. Наиболее удобным материа­

лом для получения оттисков является полистирол мар­

ки Д (ГОСТ 9440-60), который применяют в виде квад­

ратных пластинок или кубиков со стороной 15 мм.

Практикой установлено, что на пластинках, вырезан­

ных из хрупкой полистироловой облицовочной плитки

(изготовитель— Минский комбинат строительных конст­ рукций), можно получить высококачественное контраст­

ное изображение микроструктуры. При этом необходимо

иметь в виду, что применение полистирола с недостаточ­

ной твердостью .(не хрупкого) является причиной

возникновения ложных дефектов структуры, появляющих­

ся вследствие возникновения на полистироле язвин

более светлого^ тона по сравнению с общим оттенком

оттиска.

Получение оттиска производится следующим образом.

На контактную поверхность пластинки ((кубика) поли-

43

мягчается и слегка набухает. Пластинку размягченной стороной кладут на шлиф и прижимают рукой, плавно

увеличивая усилие и не допуская скольжения пластинки по плоскости шлифа. В прижатом положении пластинку

выдерживают 10—15 сек, после чего оставляют на 2,5—

3,0 ч, в течение которых полистирол затвердевает. После этого пластинку снимают со шлифа, маркируют и укла­

дывают в конверт.

Исследование структуры по оттискам производят в металлографической лаборатории на микроскопах МИМ-7 или МИМ-8 при наименьшем отверстии полевой диафрагмы и аппертурной диафрагме 6.

14. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ЗЕРНА В СТАЛЯХ УЛЬТРАЗВУКОВЫМ МЕТОДОМ

Трубы поверхностей нагрева, изготовленные из хро­

моникелевых сталей аустенитного класса, по техничес­

ким условиям допускаются к эксплуатации с величиной

зерна 3—7 балла (стандартной шкалы).

Трубы с величиной зерна больше балла 3 обладают

пониженной пластичностью и ударной вязкостью, с вели­

чиной зерна меньше балла 7— повышенной ползучестью.

Металлографический метод определения величины зерна

вследствие значительной трудоемкости его выполнения

не 'пригоден для 100%-ного контроля поступающих на изготовление и монтаж, а также находящихся в экс­

плуатации труб из аустенитных сталей. Поэтому для массового контроля величины зерна в аустенитных ста­

лях нашел применение ультразвуковой метод, основан­

ный на свойстве ультразвуковых колебаний рассеиваться на границах зерен. Рассеивание ультразвуковых колеба­

ний одной, фиксированной частоты возрастает с увеличе­

нием размеров зерна, а при постоянной величине зерна увеличивается с увеличением частоты колебаний. Такая

зависимость имеет место, если выполняется условие

4≤i-<10, . (22)

где λ — длина волны; cl — средний диаметр зерна.

Определение величины зерна в сталях ультразвуко­

вым методом производится структурным анализатором —

44

дефектоскопом ДСК-1, выпускаемым кишиневским за­

водом «Электроточпрпбор» (размеры 540×350× 245 мм,

масса 25 кг). Прибор работает «по принципу эхо-ме­ тода, посылая ультразвуковые колебания в контро­ лируемое изделие и принимая отраженный от дна

изделия сигнал. Степень рассеивания прошедших через

сталь эхо-сигналов определяется по высоте импульса

принятого сигнала на экране осциллографической трубки

дефектоскопа. Увеличение рассеивания ультразвука со­

провождается уменьшением высоты импульса.

Определение величины зерна производится сравнени­

ем амплитуд донных эхо-сигналов, прошедших через

испытуемое изделие и эталон с известной величиной

зерна при прозвучивании наклонной раздельно-совме­ щенной головкой. Разнозернистость в эталонном образ­

це, определенная металлографическим методом, допуска­

ется в пределах одного балла; марка стали и толщина

эталона должны соответствовать контролируемому из­

делию. Прибор ДСК-1 работает с частотой сигналов 0,65; 1,25, 2,5; 5,0 и 10,0 мгц, что позволяет контролиро­ вать размеры зерна в широких пределах. Прибор ДСК-1 позволяет контролировать величину зерна в сталях с точностью до одного балла. При наличии в стали сме­

си зерен, имеющих разные размеры, прибор дает усред­

ненный результат.

Для осуществления акустического контакта поверх­

ность изделия в месте измерения зачищается до чисто­ ты Ѵ6 и покрывается тонким слоем машинного масла.

Преимущество ультразвукового метода определения зер­

на по сравнению с металлографическим заключается

ввысокой производительности и возможности получения

результатов непосредственно на рабочем месте без лабо­ раторной обработки данных анализа. Прибор ДСК-1

может быть использован и для контроля величины зерна

всталях других структурных классов.

Глава четвертая

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА СТРУКТУРНЫХ ФАЗ СТАЛЕЙ

15. КАРБИДНЫЙ АНАЛИЗ’ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Жаропрочные свойства стали в значительной сте­

пени определяются соотношением легирующих элемен­ тов, находящихся в твердом растворе и в карбидной

45

фазе. Чем большая доля легирующих элементов, содер­ жится в твердом растворе, тем выше жаропрочность

стали и работоспособность деталей энергооборудования.

В сталях'перлитного класса 16М, 15ХМ, 12МХ, 12Х1МФ,

15Х1М1Ф в процессе эксплуатации наиболее интен­

сивно переходит в карбидную фазу молибден. Ско-

рость перехода хрома в карбиды обычно бывает

незначительной, а подав­

ляющее количество вана­ дия переходит в карбиды

уже при термообработке

детали. В связи с этим фазовый состав низколе­

гированных жаропрочных

сталей перлитного класса меняется в основном за счет карбидизации мо­

основном по границам зе- *

реп. Установлено, что при значительном скоплении кар-

бидов на границах зерен, особенно при их коагуляции,

происходит снижение ударной -вязкости стали.

Определение относительного содержания легирующих элементов в твердом растворе и карбидной фазе непо­

средственно на деталях паропроводов и других элемен­ тах энергооборудования, находящегося в нерабочем, остывшем состоянии, производится методом неразру­ шающего карбидного анализа. Метод основан на сравнении содержания анализируемых элементов в ос­

новном металле и карбидной фазе после химического

в зависимости от метода растворения, а карбиды оста­

46