铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液及腐蚀方法与流程

本发明属于材料理化检测分析技术领域，涉及一种铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液及腐蚀方法。

背景技术：

火力发电在我国电力行业中占主导地位。为减少火力发电带来的环境问题、同时提高发电效率，许多高参数大容量机组相继投入运行，随之要求锅炉过热器、再热器蒸汽温度不断提高，但又为控制材料成本，故超(超)临界机组锅炉受热面高温段出口部位多采用奥氏体耐热钢，入口侧则多采用铁素体钢。因此在这些机组的受热面中不可避免地会存在大量的奥氏体钢与铁素体钢的异种钢焊接接头。在高温高压运行一段时间后，异种钢焊接接头的安全性问题日益突现，已有多个电厂发生泄露事故，泄漏部位均为铁素体钢侧熔合线附近。因此，如何有效评价接头熔合线附近的组织演变，对保证异种钢接头的安全使用具有重要意义。

通常，铁素体钢的金相腐蚀剂采用的是硝酸酒精溶液；奥氏体钢的金相腐蚀剂采用的是王水。王水易挥发、腐蚀性强，会对人造成不良影响，且反应剧烈、不易操作，即使用毛笔尖蘸王水，在体式显微镜下进行操作，也很难把握尺度，往往会造成熔合线铁素体钢侧过腐蚀，或奥氏体钢侧腐蚀不到的情况，这给观察熔合线附近的组织演变带来难度。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液及腐蚀方法，能够使腐蚀过程平稳、易于操作，腐蚀后的接头熔合线附近组织显示效果好。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一方面，本发明提供一种铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液，该金相腐蚀液的组分包括三氯化铁、硝酸、丙三醇和水，三氯化铁、硝酸、丙三醇和水的用量比为(10-15g)：(20-25ml)：(15-20ml)：(25-30ml)。

上述的铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液中，优选地，该金相腐蚀液的组分包括13g的三氯化铁、22ml的硝酸、18ml的丙三醇和27ml的水。

上述的铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液中，优选地，所述三氯化铁、所述硝酸和所述丙三醇均为分析纯；所述水为蒸馏水。

上述的铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液中，优选地，所述硝酸的质量分数为68％。

另一方面，本发明还提供上述铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液的制备方法，其包括以下步骤：

向三氯化铁中加入水，搅拌使三氯化铁溶解，接着加入丙三醇充分搅拌均匀，最后加入硝酸充分搅拌均匀，静置后，得到金相腐蚀液。

上述的制备方法中，优选地，静置的时间为20-25min。

再一方面，本发明还提供一种腐蚀铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的方法，其采用上述的铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液，包括以下步骤：

对焊接接头试样进行预处理；将预处理后的焊接接头试样充分浸入金相腐蚀液中，金相腐蚀面侧立放置，并采用震动试样或搅动金相腐蚀液使气泡充分迅速离开焊接接头试样的表面，不会因气泡附着于试样表面而影响腐蚀效果，直至金相腐蚀面被侵蚀呈现银灰色为止；将侵蚀后的焊接接头试样取出用水冲洗，再用酒精冲洗吹干，完成金相腐蚀过程。

上述腐蚀铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的方法中，优选地，对焊接接头试样进行预处理的方法为：按照常规方法对焊接接头试样进行切取、粗磨、细磨、机械抛光、超声波清洗、酒精冲洗和吹干。

上述腐蚀铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的方法中，优选地，所述焊接接头试样在金相腐蚀液中的侵蚀时间为10-20min。

王水是1:3浓硝酸和浓盐酸的混合物，易挥发、且具有强烈的腐蚀性。本发明避开浓盐酸，而是采用三氯化铁，在提供了具有配位能力的氯离子的同时(硝酸+氯离子的存在，间接实现了王水的腐蚀效果，但因浓度低、酸性不强，故腐蚀性大大减弱)，还提供了具有氧化能力的高价铁离子。此外，丙三醇作为活性剂，提高了试样表面的腐蚀效果；水作为溶剂的加入，稀释了酸的强度，使腐蚀过程平稳缓慢，易于操作，以上几种成分的协同作用且配合特定的比例使得该腐蚀剂在腐蚀铁素体和奥氏体异种钢接头上具有非常好的效果。

采用本发明铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液及腐蚀方法能明显地显示出熔合线附近的金相组织，且侵蚀过程缓慢平稳、易于操作和控制；不需加热和外加电流，在常温和常规条件下即可进行。

附图说明

图1为本发明实施例4中采用毛笔尖蘸王水接触了熔合线附近铁素体侧的侵蚀效果金相组织图；

图2为本发明实施例4中采用毛笔尖蘸王水未接触熔合线附近奥氏体侧的侵蚀效果金相组织图；

图3为本发明实施例4中焊接接头试样浸入硝酸酒精溶液中腐蚀的侵蚀效果金相组织图；

图4为本发明实施例4中焊接接头试样浸入王水中腐蚀的侵蚀效果金相组织图；

图5为本发明实施例4中焊接接头试样浸入实施例1中的金相腐蚀液的侵蚀效果金相组织图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施提供一种铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液，该金相腐蚀液的组分包括13g的三氯化铁、22ml的质量分数为68％的硝酸、18ml的丙三醇和27ml的蒸馏水，其中，三氯化铁、硝酸、丙三醇均为分析纯。

本实施还提供上述铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液的制备方法，其包括以下步骤：

取三氯化铁13g，倒入烧杯中，加入蒸馏水27ml，用玻璃棒搅拌使三氯化铁溶解后，加入18ml的丙三醇，搅拌，最后倒入22ml的质量分数为68％的硝酸，并充分搅拌，静置20分钟后得到金相腐蚀液。

本实施还提供一种腐蚀铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的方法，其采用上述的铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液，包括以下步骤：

对铁素体/奥氏体异种钢焊接接头试样按照常规方法进行切取、粗磨、细磨、机械抛光、超声波清洗、酒精冲洗、吹干；将预处理后的焊接接头试样充分浸入金相腐蚀液中，金相腐蚀面侧立放置，并采用震动试样或搅动金相腐蚀液使气泡充分迅速离开焊接接头试样的表面，不会因气泡附着于试样表面而影响腐蚀效果，侵蚀约15min，直至金相腐蚀面被侵蚀呈现银灰色为止；将侵蚀后的焊接接头试样取出用水冲洗，再用酒精冲洗吹干，完成金相腐蚀过程，得到待观察的金相试样。

实施例2

本实施提供一种铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液，该金相腐蚀液的组分包括10g的三氯化铁、25ml的质量分数为68％的硝酸、15ml的丙三醇和25ml的蒸馏水，其中，三氯化铁、硝酸、丙三醇均为分析纯。

本实施还提供上述铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液的制备方法，其包括以下步骤：

取三氯化铁10g，倒入烧杯中，加入蒸馏水25ml，用玻璃棒搅拌使三氯化铁溶解后，加入15ml的丙三醇，搅拌，最后倒入25ml的质量分数为68％的硝酸，并充分搅拌，静置20分钟后得到金相腐蚀液。

本实施还提供一种腐蚀铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的方法，其采用上述的铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液，包括以下步骤：

对铁素体/奥氏体异种钢焊接接头试样按照常规方法进行切取、粗磨、细磨、机械抛光、超声波清洗、酒精冲洗、吹干；将预处理后的焊接接头试样充分浸入金相腐蚀液中，金相腐蚀面侧立放置，并采用震动试样或搅动金相腐蚀液使气泡充分迅速离开焊接接头试样的表面，不会因气泡附着于试样表面而影响腐蚀效果，侵蚀约10min，直至金相腐蚀面被侵蚀呈现银灰色为止；将侵蚀后的焊接接头试样取出用水冲洗，再用酒精冲洗吹干，完成金相腐蚀过程。

实施例3

本实施提供一种铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液，该金相腐蚀液的组分包括15g的三氯化铁、20ml的质量分数为68％的硝酸、15ml的丙三醇和25ml的蒸馏水，其中，三氯化铁、硝酸、丙三醇均为分析纯。

本实施还提供上述铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液的制备方法，其包括以下步骤：

取三氯化铁15g，倒入烧杯中，加入蒸馏水25ml，用玻璃棒搅拌使三氯化铁溶解后，加入15ml的丙三醇，搅拌，最后倒入20ml的质量分数为68％的硝酸，并充分搅拌，静置20分钟后得到金相腐蚀液。

本实施还提供一种腐蚀铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的方法，其采用上述的铁素体/奥氏体异种钢焊接接头的金相腐蚀液，包括以下步骤：

对铁素体/奥氏体异种钢焊接接头试样按照常规方法进行切取、粗磨、细磨、机械抛光、超声波清洗、酒精冲洗、吹干；将预处理后的焊接接头试样充分浸入金相腐蚀液中，金相腐蚀面侧立放置，并采用震动试样或搅动金相腐蚀液使气泡充分迅速离开焊接接头试样的表面，不会因气泡附着于试样表面而影响腐蚀效果，侵蚀约20min，直至金相腐蚀面被侵蚀呈现银灰色为止；将侵蚀后的焊接接头试样取出用水冲洗，再用酒精冲洗吹干，完成金相腐蚀过程。

实施例4对比实验

采用王水对铁素体/奥氏体异种钢焊接接头试样进行腐蚀得到待测金相试样，其侵蚀效果金相组织图如图1、图2和图4所示；采用体积分数为10％的硝酸酒精溶液对铁素体/奥氏体异种钢焊接接头试样进行腐蚀得到待测金相试样，其侵蚀效果金相组织图如图3所示；采用本发明实施例1金相腐蚀液进行腐蚀得到的待测金相试样，其侵蚀效果金相组织图如图5所示。

图1中，采用毛笔尖蘸王水，在体式显微镜下操作，王水接触了熔合线附近铁素体侧，导致熔合线附近铁素体侧金相组织过腐蚀；图2中，采用毛笔尖蘸王水，在体式显微镜下操作，王水未接触熔合线附近奥氏体侧，导致熔合线附近奥氏体侧未腐蚀出金相组织；由图1和图2可以看出，采用王水进行腐蚀，尺度难把握、很难操作。

图4中将焊接接头试样浸入王水中进行腐蚀，结合图4侵蚀效果金相组织图可以看出，奥氏体侧腐蚀出金相组织、但铁素体侧已经过腐蚀。

图3中将焊接接头试样浸入体积分数为10％的硝酸酒精溶液中腐蚀，由图3侵蚀效果金相组织图可以看出，铁素体侧已腐蚀出金相组织、但奥氏体侧未腐蚀出金相组织。

图5为本发明实施例1金相腐蚀液进行腐蚀得到的金相试样的侵蚀效果金相组织图，由图5可以看出熔合线附近铁素体侧和奥氏体侧均能显示出完美的金相组织。