本發(fā)明涉及一種浸蝕劑的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種顯示奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的浸蝕劑及其使用方法。

背景技術(shù)：

隨著鍋爐參數(shù)等級的提高，對鍋爐高溫受熱面用鋼管的抗蒸汽氧化能力提出了越來越高的要求，為提高高溫受熱面用奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁的抗蒸汽氧化性能，目前通常采用對鋼管內(nèi)壁進行噴丸處理的方法，在鋼管內(nèi)表面形成高密度位錯、層錯等亞結(jié)構(gòu)硬化層，為Cr提供良好的短程擴散路徑，同時形成致密的Cr氧化膜層，有效提高鋼管的高溫抗氧化性能。然而內(nèi)壁噴丸質(zhì)量好壞直接影響鋼管的抗蒸汽氧化效果。為此，在鋼管內(nèi)壁噴丸層質(zhì)量控制中，噴丸層微觀形貌特征及噴丸層深度成為了控制噴丸層質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)，對這兩項指標(biāo)的檢測都需將噴丸層形貌清晰顯示出來，才能保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確有效。

奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸處理是通過將硬質(zhì)彈丸以高速對工件的表面進行撞擊從而產(chǎn)生較強烈的多次疊加塑性變形，噴丸處理后在鋼管內(nèi)表面形成具有一定深度的形變硬化層，其微觀結(jié)構(gòu)為密集的滑移條紋，根據(jù)滑移條紋密集程度，噴丸層一般可劃分為碎化晶層、多滑移層和單滑移層。目前，國內(nèi)外對奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的檢測方法尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，噴丸層的顯示方法更是鮮有報道。

在目前僅有報道的1～2種浸蝕劑其配制復(fù)雜，并涉及王水、氫氟酸等有毒有害強腐蝕性溶液，操作及使用中易造成對人體傷害。且試劑穩(wěn)定性差，只能現(xiàn)配現(xiàn)用，經(jīng)稍長時間放置后浸蝕效果差，達不到檢測要求，方法應(yīng)用受到限制，制約了奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層檢測。鑒于此，有必要尋找到一種試劑配方組成簡單，配制使用安全方便，無毒無污染，且浸蝕效果穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，配制試劑可長期保存使用的浸蝕劑，以滿足奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸處理質(zhì)量控制需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種用于顯示奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的浸蝕劑及其使用方法，可清晰、完整地顯示出奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層微觀形貌，從而準(zhǔn)確有效進行內(nèi)壁噴丸層深度測量。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案具體如下：

一種顯示奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的浸蝕劑，由五水硫酸銅、氯化鈉、濃硝酸、水組成，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

(1)五水硫酸銅：5～10％；

(2)氯化鈉：13～21％；

(3)濃硝酸：22～48％；

(4)水：25～58％。

作為優(yōu)選：

一種顯示奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的浸蝕劑，其特征在于，由五水硫酸銅、氯化鈉、濃硝酸、水組成，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

(1)五水硫酸銅：6～8％；

(2)氯化鈉：17～20％；

(3)濃硝酸：30～36％；

(4)水：45～55％。

所述腐蝕劑的配置方法為，包括以下步驟：分別稱取8～12g五水硫酸銅和18～35g氯化鈉置于燒杯中，加入42～79mL水后，玻璃棒攪拌6～12分鐘后，加入21～58mL濃硝酸，再繼續(xù)攪拌6～12分鐘即可。

所述的濃硝酸的質(zhì)量百分比為60～68％。

一種顯示奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的浸蝕劑的使用方法，包括以下步驟：

(1)試樣制備

選取的試樣檢驗面應(yīng)垂直于管子縱軸(噴丸管橫截面)，試樣形狀以長(沿管子縱向)：15～20mm、寬：20～25mm的弧形試樣為宜；

(2)試樣浸蝕

將經(jīng)磨制拋光好的試樣浸入該浸蝕劑中(浸蝕過程中，可用棉球輕輕擦拭試樣拋光面)，待其表面呈銀灰色，取出試樣，用清水沖洗干凈，滴上無水乙醇用熱風(fēng)吹干后即可進行奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的觀察與測量；

(3)顯微觀察

將浸蝕好的試樣置于光學(xué)顯微鏡明場照明下，即可觀察到清晰、完整的噴丸層微觀形貌(圖1～圖3)，通過顯微鏡目鏡測微尺或圖像分析軟件即可方便正確地進行噴丸層深度的測量。

本發(fā)明顯示原理是通過配方中的五水硫酸銅與氯化鈉發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成具有強氧化性的四氯合銅離子，與試劑中具有強氧化性的硝酸共同作用，腐蝕奧氏體耐熱鋼基體組織和內(nèi)壁噴丸層區(qū)域。由于通過噴丸處理，鋼管內(nèi)表面將產(chǎn)生具有一定深度的塑性變形硬化層，存在大量的位錯、層錯等晶體缺陷。該區(qū)域相對于內(nèi)部未受影響的基體組織而言，四氯合銅離子和硝酸更易進入噴丸硬化層的晶體缺陷通道與裸露的鐵元素發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使得噴丸硬化層晶?；谱冃螀^(qū)域腐蝕強烈，滑移線得以有效顯示，而未受影響的內(nèi)部基體組織由于晶體缺陷較少，受浸蝕程度較弱，與噴丸硬化區(qū)域形成反差較強的組織襯度，在金相微鏡明場下可方便的進行噴丸硬化層形貌與深度的檢測。

本發(fā)明與現(xiàn)在技術(shù)相比，具有以下有益效果：

1、試劑穩(wěn)定性好：本配方腐蝕劑配制完成后，在室溫下密閉放置一個月后，仍能保持極為良好的浸蝕效果。在實際生產(chǎn)檢驗過程中，本發(fā)明浸蝕劑無需現(xiàn)配現(xiàn)用，可一次配制長期使用，大大提高了檢測效率。

2、試劑組成無毒無污染：本配方浸蝕劑主要試劑組成有五水硫酸銅、氯化鈉和水，均為常規(guī)的無毒性化學(xué)物質(zhì)。試劑中濃硝酸在配制過程中被水稀釋，腐蝕性較王水(HNO₃-HCI)而言，大大降低。整個試劑組成對于使用人員而言，配制使用安全，對人體無傷害。

3、試劑配制簡單方便：本配方浸蝕劑的配制過程簡單，其中五水硫酸銅和氯化鈉均為固體，只需用普通天平稱量即可；而濃硝酸溶液為市售的分析純?nèi)芤?，采用量筒直接量取，無需單獨稀釋使用。整個配制過程簡單，耗時短。

本發(fā)明通過利用金相顯示快速、直觀、簡便的特點，成功發(fā)明了一種浸蝕劑組成簡單，配制使用安全方便，無毒無污染，且浸蝕效果穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，配制試劑可長期保存使用的化學(xué)浸蝕劑，可準(zhǔn)確有效地進行奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的檢測，為該類材料試驗研究、質(zhì)量控制及噴丸工藝調(diào)整提供準(zhǔn)確可靠的技術(shù)支持。

附圖說明

圖1 200倍下SA-213TP347H鋼內(nèi)壁噴丸層形貌(深度為92μm)

圖2 200倍下SA-213TP347HFG鋼內(nèi)壁噴丸層形貌(深度為124μm)

圖3 200倍下SA-213S30432鋼內(nèi)壁噴丸層形貌(深度為138μm)

具體實施方式

本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

注：本處所有的顯微維氏硬度測量均采用試驗力1.961N，金剛石壓頭，保持時間10秒。

實施例1

一種顯示奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的浸蝕劑，由下列組分組成，

(1)8g五水硫酸銅(分析純)；(2)18g氯化鈉(分析純)；

(3)21mL質(zhì)量百分比為60％的濃硝酸溶液(分析純)；

(4)42mL水。

所述腐蝕劑的配置方法為：分別稱取8g五水硫酸銅和18g氯化鈉置于燒杯中，加入42mL水后，玻璃棒攪拌6～12分鐘后，加入21mL質(zhì)量百分比為60％濃硝酸溶液，再繼續(xù)攪拌6～12分鐘。

一種顯示奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的浸蝕劑的使用方法，包括以下步驟：

(1)試樣制備

選取的試樣SA-213TP347H檢驗面應(yīng)垂直于管子縱軸(噴丸管橫截面)，試樣形狀以長(沿管子縱向)：15～20mm、寬：20～25mm的弧形試樣為宜；

(2)試樣浸蝕

將經(jīng)磨制拋光好的試樣浸入該浸蝕劑中(浸蝕過程中，可用棉球輕輕擦拭試樣拋光面)，待其表面呈銀灰色，取出試樣，用清水沖洗干凈，滴上無水乙醇用熱風(fēng)吹干后即可進行奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的觀察與測量；

(3)顯微觀察

將浸蝕好的試樣置于光學(xué)顯微鏡明場照明下，即可觀察到清晰、完整的噴丸層微觀形貌(圖1)。通過顯微鏡目鏡測微尺或圖像分析軟件即可方便正確地進行噴丸層深度的測量。

實施例2

一種顯示奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的浸蝕劑，由下列組分組成，

(1)10g五水硫酸銅(分析純)；

(2)25g氯化鈉(分析純)；

(3)33mL質(zhì)量百分比為60～68％的濃硝酸溶液(分析純)；

(4)70mL水。

所述腐蝕劑的配置方法為：分別稱取10g五水硫酸銅和25g氯化鈉置于燒杯中，加入70mL水后，玻璃棒攪拌6～12分鐘后，加入33mL質(zhì)量百分比為60～68％濃硝酸溶液，再繼續(xù)攪拌6～12分鐘。

一種顯示奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的浸蝕劑的使用方法，包括以下步驟：

(1)試樣制備

選取的試樣SA-213TP347HFG檢驗面應(yīng)垂直于管子縱軸(噴丸管橫截面)，試樣形狀以長(沿管子縱向)：15～20mm、寬：20～25mm的弧形試樣為宜；

(2)試樣浸蝕

將經(jīng)磨制拋光好的試樣浸入該浸蝕劑中(浸蝕過程中，可用棉球輕輕擦拭試樣拋光面)，待其表面呈銀灰色，取出試樣，用清水沖洗干凈，滴上無水乙醇用熱風(fēng)吹干后即可進行奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的觀察與測量；

(3)顯微觀察

將浸蝕好的試樣置于光學(xué)顯微鏡明場照明下，即可觀察到清晰、完整的噴丸層微觀形貌(圖2)。通過顯微鏡目鏡測微尺或圖像分析軟件即可方便正確地進行噴丸層深度的測量。

實施例3

一種顯示奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的浸蝕劑，由下列組分組成，

(1)12g五水硫酸銅(分析純)；

(2)35g氯化鈉(分析純)；

(3)58mL質(zhì)量百分比為68％的濃硝酸溶液(分析純)；

(4)79mL水。

所述腐蝕劑的配置方法為：分別稱取12g五水硫酸銅和35g氯化鈉置于燒杯中，加入79mL水后，玻璃棒攪拌6～12分鐘后，加入58mL質(zhì)量百分比為68％濃硝酸溶液，繼續(xù)攪拌6～12分鐘。

一種顯示奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的浸蝕劑的使用方法，包括以下步驟：

(1)試樣制備

選取的試樣SA-213S30432檢驗面應(yīng)垂直于管子縱軸(噴丸管橫截面)，試樣形狀以長(沿管子縱向)：15～20mm、寬：20～25mm的弧形試樣為宜；

(2)試樣浸蝕

將經(jīng)磨制拋光好的試樣浸入該浸蝕劑中(浸蝕過程中，可用棉球輕輕擦拭試樣拋光面)，待其表面呈銀灰色，取出試樣，用清水沖洗干凈，滴上無水乙醇用熱風(fēng)吹干后即可進行奧氏體耐熱鋼管內(nèi)壁噴丸層的觀察與測量；

(3)顯微觀察

將浸蝕好的試樣置于光學(xué)顯微鏡明場照明下，即可觀察到清晰、完整的噴丸層微觀形貌(圖3)。通過顯微鏡目鏡測微尺或圖像分析軟件即可方便正確地進行噴丸層深度的測量。

圖1為SA-213TP347H鋼內(nèi)壁噴丸層采用本發(fā)明浸蝕劑浸蝕后顯示的噴丸層形貌，直接測量噴丸層深度為92μm，其與基體組織襯度明顯，該測量深度與采用顯微維氏硬度法檢測的噴丸層深度相一致。

圖2為SA-213TP347HFG鋼內(nèi)壁噴丸層采用本發(fā)明浸蝕劑浸蝕后顯示的噴丸層形貌，直接測量噴丸層深度為124μm，其與基體組織襯度明顯，該測量深度與采用顯微維氏硬度法檢測的噴丸層深度相一致。

圖3為S30432鋼內(nèi)壁噴丸層采用本發(fā)明浸蝕劑浸蝕后顯示的噴丸層形貌，直接測量噴丸層深度為138μm，其與基體組織襯度明顯，該測量深度與采用顯微維氏硬度法檢測的噴丸層深度相一致。