[发明专利]服役5万小时后HR3C钢显微组织腐蚀液配制方法和应用

说明书

本发明公开了服役5万小时后HR3C钢显微组织腐蚀液配制方法和应用。其腐蚀液组分含量配比为：三氯化铁4.5～4.7g，盐酸分析纯53‑55ml，水100ml，通过本发明研制的腐蚀溶液，一次性腐蚀即可清晰显示服役5万小时后HR3C钢的显微组织形貌，晶界腐蚀程度容易控制，尤其是完整的显示了晶界上链条状、大颗粒状的M₂₃C₆等析出相形态，清晰地展示了晶内颗粒状、长条状的Nb(C，N)、M₂₃C₆等析出相形态细节，腐蚀效果真实稳定，具有良好的重现性，是一种较为理想的长时高温服役后HR3C钢微观组织形貌的腐蚀方法。

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及不锈钢的金相样品制备，尤其涉及高温长时服役后HR3C钢显微组织腐蚀液配置方法和应用。

背景技术

环境保护的严峻形势促进了高效清洁发电机组的快速发展，作为世界上最清洁煤发电技术的超超临界机组成为目前火力发电机组的必然趋势。高温材料历来是制约发电机组发展的一个重要因素，超超临界(USC)机组较高的蒸汽温度和压力参数要求部件采用的耐热钢具有更高的高温强度、耐腐蚀性、抗蒸汽氧化性能，现已研发的新型耐热钢如TP347HFG、Super304H、NF709和HR3C等满足了超临界、超超临界机组的要求。其中，HR3C钢作为适应USC机组的发展潮流而产生的一种新型25Cr20Ni型奥氏体耐热钢，它是在TP310钢的基础上，通过限制碳含量，复合添加铌和氮元素，利用析出细小弥散分布的析出相进行强化，使得钢材具有优异的高温综合性能、优良的抗高温蒸汽氧化及高温腐蚀性能，被广泛应用于制造超超临界锅炉高温过热器和再热器高温段管材。HR3C钢使用状态下的温度一般为620-680℃，其由日本住友公司研发，但主要应用市场在中国，目前中国已建和在建的USC锅炉中大都选用了HR3C钢管。

HR3C钢供货状态下为过饱和固溶体，在高温高压环境中服役或高温条件下时效过程中组织结构将发生变化，形成M₂₃C₆、Nb(C,N)、NbCrN等析出相，导致材料强度、硬度升高，冲击韧性下降，产生显著的时效脆化等现象，同时影响着材料的耐腐蚀性能。自2006年12月我国第一台超超临界机组投入运行至今已有十余年时间，研究HR3C钢在高温高压环境下长期服役后微观组织结构变化规律，探索结构变化对性能的退化甚至劣化的影响，对确保机组的安全稳定具有重要的意义。

对于HR3C钢的金相分析，现有技术常采用草酸/水溶液(方园园，新型奥氏体耐热钢HR3C的析出相分析；王慧，HR3C钢中σ相析出动力学研究)、苦味酸/乙酸/乙醇溶液、硫酸铜/盐酸/乙醇溶液(龚嶷，石化、火电工业用换热管的腐蚀失效分析及其性能评价)、王水(张丽等，电化学动电位再活化法评价HR3C钢晶间腐蚀敏感性，腐蚀与防护，第34卷，第10期；李新梅等，EPR法评价HR3C钢焊接接头的晶间腐蚀敏感性，焊接学报，第38卷，第7期；秦承鹏等，超超临界1000MW机组锅炉末级再热器爆管原因分析，热力发电，第41卷，第10期)、KOH电解液等腐蚀溶液进行浸蚀，但其往往采用的都是供货状态下即经过固溶处理、未服役的新HR3C耐热钢管材，目前尚未有对高温长时服役后HR3C钢金相试样腐蚀液及金相腐蚀相关研究。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题和现状，本发明对于高温服役5万小时后的HR3C钢进行金相组织分析，提供一种腐蚀均匀、容易操作和控制的金相腐蚀溶液，同时提供了一种显示效果好的服役5万小时后HR3C钢的金相组织显示方法，以解决长时高温服役后HR3C钢金相组织显示难题。

具体的，本发明涉及以下技术方案：

首先，本发明公开了一种用于高温长时服役后HR3C钢金相组织显示的腐蚀液，腐蚀液组分含量配比为：三氯化铁4.5～4.7g，盐酸分析纯53-55ml，水100ml。

优选的实施方式中，本发明所述腐蚀液组分含量配比为：三氯化铁4.5g，盐酸分析纯53ml，水100ml。