用格柵法測CPR1000不銹鋼泵殼中的鐵素體含量

乙繼海

(中國第一重型機(jī)械股份公司鑄鍛鋼事業(yè)部，黑龍江161042)

隨著我國核電事業(yè)的不斷發(fā)展，各項(xiàng)檢驗(yàn)工藝規(guī)程也在不斷完善。我們根據(jù)AFNOR標(biāo)準(zhǔn)NF A05-165編寫了新的CPR1000水壓試驗(yàn)不銹鋼泵殼組織鐵素體含量金相檢驗(yàn)工藝規(guī)程，并通過了東方阿海琺不銹鋼主泵泵殼的制造資質(zhì)及國家核安全局的認(rèn)可。

1 格柵法檢驗(yàn)的原理

根據(jù)鐵素體的含量范圍，選用不同規(guī)格的格柵片。根據(jù)鐵素體分布的規(guī)律，將格柵片按要求放在顯微組織剖面上。對落在鐵素體上的格柵點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再根據(jù)公式計(jì)算出鐵素體的含量。

2 格柵法檢驗(yàn)的要點(diǎn)

在新的工藝規(guī)程中，采用格柵法測定鐵素體含量。我們從國外訂購了4組正方形格柵片及顯微鏡附件，專門用于研究制訂CPR1000主泵泵殼鐵素體含量檢驗(yàn)規(guī)程。格柵法檢測的要點(diǎn)是：

(1)鐵素體含量應(yīng)由在零件加工表面或試樣上所進(jìn)行的一組若干次測量的平均值來確定。對于試樣，如果可能，應(yīng)在兩個相互垂直的平面上進(jìn)行測量。

(2)本方法應(yīng)按AFNOR標(biāo)準(zhǔn)NF A05-165進(jìn)行，所用放大倍數(shù)在(300～800)倍之間。選擇的放大倍數(shù)應(yīng)使鐵素體相中的平均切割段近似等于晶格間距的一半。并且放大率應(yīng)該盡可能的高，以避免格柵毗鄰的兩個點(diǎn)屬于相同的粒子。

(3)將試樣置于金相顯微鏡明場下觀察，可以選用較低的放大倍率全面觀察整個檢驗(yàn)面，以便選取整個面上鐵素體含量的視場。檢測時(shí)，觀測場數(shù)目取決于希望得到的測量偏差和體積尺寸的大小。為了保證得到一個可以接受的統(tǒng)計(jì)值，相對精度應(yīng)為10%。在沿垂直平面所切割的兩個截面上用草酸浸泡后進(jìn)行測量。每個平面上的觀察區(qū)域數(shù)量最少為30 個。在試樣表面上將區(qū)域進(jìn)行有規(guī)律的分配，確定觀測場的間隔，它們不能有區(qū)域的重疊。鐵素體不均勻時(shí)，沿水平和垂直方向進(jìn)行測量，取平均值作為該試樣平均格柵。當(dāng)鐵素體在視場內(nèi)呈明顯的方向性分布時(shí)，將格柵與此方向成45°角進(jìn)行測量即可。

(4)可使用格柵點(diǎn)總數(shù)目PT=25，將其覆蓋在待測圖像上。數(shù)出落在每個觀測點(diǎn)α相上的格柵點(diǎn)數(shù)Pi。每一個觀測點(diǎn)的格柵點(diǎn)數(shù)與格柵點(diǎn)的總數(shù)目的百分比為c，求出體積百分?jǐn)?shù)為VV。對每個觀測場，都要在成分中標(biāo)出點(diǎn)(pi)的數(shù)目。任何低于成分界限的點(diǎn)，都應(yīng)該被算為1/2點(diǎn)。為了盡量縮小偏差，將我們不能判定在內(nèi)部還是外部的所有可疑點(diǎn)都考慮為1/2。

3 格柵法檢驗(yàn)實(shí)例

(1)取樣部位、數(shù)量應(yīng)滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件規(guī)定的要求。

(2)試樣應(yīng)在冷狀態(tài)下用機(jī)械方法切取，無過熱，檢驗(yàn)面為15 mm×15 mm。

(3)拋光好的試樣無劃痕、銹蝕及斑點(diǎn)，檢驗(yàn)面確定無誤后，進(jìn)行檢驗(yàn)。

(4)用10%鉻酸水溶液，電解腐蝕或其他方法腐蝕試樣。

(5)被測試樣的鐵素體含量在10%～20%范圍內(nèi)。格柵點(diǎn)總數(shù)目PT=25，觀測點(diǎn)數(shù)目n=30，放大倍率為400倍，觀測結(jié)果見表1。

(6)計(jì)算結(jié)果

表1 觀測結(jié)果Table 1 The observations results

對于每個觀測點(diǎn)，根據(jù)式(1)來計(jì)算成分PP(i)里包含點(diǎn)的比例：

(1)

(2)

根據(jù)式(3)計(jì)算與算術(shù)平均值有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ：

(3)

根據(jù)式(4)計(jì)算體積分?jǐn)?shù)VV：

(4)

式(4)中，C.1為95%概率的置信區(qū)間。

將表1觀測結(jié)果代入公式中計(jì)算可得：

4 結(jié)語

格柵法檢測鐵素體含量的特點(diǎn)是測量偏差小，鐵素體含量平均值穩(wěn)定，可用于鑄件、鍛件、焊接件等不銹鋼產(chǎn)品。對在每個平面上得到的置信區(qū)間都應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。如果兩個置信區(qū)間彼此重疊，則其鐵素體含量的平均值和置信區(qū)間應(yīng)根據(jù)兩組值進(jìn)行確定，否則應(yīng)記錄兩個方向的鐵素體含量和置信區(qū)間。在新工藝規(guī)程中，采用格柵法測定鐵素體含量，應(yīng)按AFNOR標(biāo)準(zhǔn)NF A05-165進(jìn)行。國內(nèi)現(xiàn)使用的標(biāo)準(zhǔn)評級圖比較法、金相割線法存在精確度低、誤差大等缺陷，很難精確定量。從金相檢驗(yàn)實(shí)例看，采用格柵法檢驗(yàn)CPR1000不銹鋼泵殼鐵素體含量，各項(xiàng)參數(shù)滿足技術(shù)要求。