DLT6741999火电厂用20号钢珠光体球化评级标准

P61备案号：3999—1999中华人民共和国电力行业标准DL/T674—1999火电厂用20号钢珠光体球化评级标准ThegradationalstandardofspherularpearliteforcarbonsteelNo.20usedinfossilpowerplant1999-08-02发布1999-10-01实施中华人民共和国国家经济贸易委员会发布DLDL/T××××—××××2前言本标准是根据原电力工业部1995年电力行业标准计划项目(技综［1995］44号文)的安排制订的。制订本标准的目的，是为了保证火力发电厂金属技术监督范围内的各种碳钢部件的运行安全。碳素钢系列在电力工业中有着广泛的应用，而该系列中的20号钢，更是电站锅炉许多重要部件的主要用材。按GB3087标准供货的20号钢无缝钢管用于制造低、中压锅炉管件，按GB5310标准供货的20G无缝钢管用于制造高压和更高蒸汽参数的锅炉管件。一般来说，20号钢主要用于壁温不超过450℃的锅炉受热面管、蒸汽管道和集箱。国外锅炉管件材料中，与按GB5310标准供货的20G钢管相类似的主要有德国的St45.8/Ⅲ和日本的STB42钢管。美国用SA106B作锅炉联箱和管道，用SA210A-1作水冷壁、过热器及再热器管。20号钢在高温长期使用过程中，其组织中的珠光体会发生球化现象，即珠光体中的渗碳体(碳化物)形态由昀初的层片状逐渐转变成球状，材料的力学性能也随之下降。球化现象的产生是因为层片状渗碳体的表面能较高，它总是要向能量低的球状渗碳体形状转变。在常温下，由于原子的扩散速度非常缓慢，即使使用很长时间，也不易觉察到这种转变过程。随着温度的提高，原子扩散速度加快，球化过程就变得明显，性能渐趋劣化。因此，长期以来20号钢组织中的珠光体球化程度常被广泛地用作使用可靠性的评定判据之一。本标准的附录A、附录B都是标准的附录。本标准的附录C、附录D、附录E、附录F、附录G都是提示的附录。本标准由中国电力企业联合会标准化部提出。本标准由国家电力公司电站金属材料标准化技术委员会归口。本标准起草单位：华东电力试验研究院。本标准主要起草人：励德成、徐俊、卜永康、沈金坤、刘琦。本标准由国家电力公司电站金属材料标准化技术委员会负责解释。1范围本标准规定了火电厂用20号钢珠光体球化的评级方法。本标准适用于按GB3087、GB5310标准供货的20号钢火电厂管道、管件在高温下长期使用后的珠光体球化等级评定，也适用于用20号钢钢板、条钢、型钢制造的构件在高温下长期使用后的珠光体球化等级评定。其它与20号钢相类似的材料亦可参照执行。2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准昀新版本的可能性。GB699—88优质碳素结构钢技术条件DL/T××××—××××3GB713—96锅炉用碳素钢和低合金钢板GB3087—82低中压锅炉用无缝钢管GB5310—95高压锅炉用无缝钢管GB/T13298—91金属显微组织检验方法DL438—91火力发电厂金属技术监督规程DL/T652—1998金相复型技术工艺导则3试样制备试样制备分为实物取样金相试样和现场复膜金相试样。3.1取样金相试样3.1.1取样方法自钢管上切取的试样检验面可为管件的纵截面或横截面，试样应包含管件的整个壁厚截面。对于厚壁管，可制成合适大小的若干个试样，但需包含壁厚的完整截面。火焰切割的管件应完全去除热影响区。3.1.2研磨试样经砂轮平整后，以180、320、400、500、600号水砂纸依次粗磨，然后以01、02、03号金相砂纸精磨或用金相精磨机磨制。为保证检验面平整，避免研磨时试样边缘出现圆角，试样可用夹具或胶木粉进行镶嵌。3.1.3初浸蚀3.1.3.1浸蚀液为3%～5%硝酸酒精溶液。3.1.3.2浸蚀时间约5s～10s。3.1.3.3清洗。3.1.4机械抛光与浸蚀3.1.4.1宜采用机械抛光法，去除研磨划痕及畸变层，例如用中厚呢绒布加抛光膏(粉)进行，若畸变层较难去除，可采用3～4次抛光—浸蚀交替重复进行。3.1.4.2浸蚀。组织显示采用3%～5%硝酸酒精溶液浸蚀，浸蚀时间约为10s，使试样浸蚀面略呈灰白色即可，随即清洗，吹干。金相试样制备方法详见GB/T13298《金属显微组织检验方法》。DL/T674—19993.2现场金相复膜3.2.1研磨用机械方法完全去除检查面的表面氧化层及脱碳层，然后用打磨工具进行磨制，研磨顺序同3.1.2。3.2.2抛光可根据实际情况及现场条件选择机械抛光、化学抛光或电解抛光。3.2.3浸蚀同3.1.4.2，浸蚀时间可略长一些，使检查面浸蚀程度比取样试样略深。3.2.4复膜DL/T××××—××××43.2.4.1复膜材料复膜片可采用厚度为80μm～100μm醋酸纤维素(AC纸)或其它类似材料，溶剂为丙酮类有机溶剂。3.2.4.2复膜制作在复膜片与金相磨面间充以溶剂，并对复膜片稍加压力，使复膜片与金属表面之间无气泡、无间隙、贴合紧密。3.2.4.3复膜样品干燥后，自检查面上小心取下，固定在玻璃板或硬纸板上即可观察。若采用有色复膜材料或以重金属喷涂投影复膜面的方法，可提高复膜样品的对比度。现场金相复膜制备方法详见DL/T652—1998《金相复型技术工艺导则》。4球化级别评定方法采用与标准图谱对比的方法，在金相显微镜250倍或500倍的倍率下进行球化级别的评定；必要时，亦可在更高倍率下观察珠光体的细节。4.1球化级别从原始状态至完全球化共分为5个级别，组织特征列于表1。表120号钢珠光体球化组织特征球化名称球化级别组织特征图号未球化(原始态)1级球光体区域中的碳化物呈片状图1倾向性球化2级珠光体区域中的碳化物开始分散，珠光体形态明显图2轻度球化3级珠光体区域中的碳化物已分散，并逐渐向晶界扩散，珠光体形态尚明显图3中度球化4级珠光体区域中的碳化物已明显分散，并向晶界聚集，珠光体形态尚保留图4完全球化5级珠光体形态消失，晶界及铁素体基体上的球状碳化物已逐渐长大图54.2评定时，首先在显微镜下将试样作全面观察，选择具有代表性的视场与本标准评级图谱进行比较。在同一检查面上所选择的视场数应不少于3个。4.3如所观察到的球化级别介于两个级别之间，允许用半级来表示，如：1.5级、2.5级等。4.4若试样中发现有球化不均匀现象，经全面观察后，如属个别现象，而占优势的球化级别视场面积不少于90%，则可以占优势的球化级别作为评定结果；如果不均匀现象较为普遍，则以球化程度严重的球化级别作为评定结果，并以文字表述不均匀性。DL/T××××—××××5图11级球化(一)DL/T××××—××××6图11级球化(二)DL/T××××—××××7图22级球化(一)DL/T××××—××××8图22级球化(二)DL/T××××—××××9图33级球化(一)DL/T××××—××××10图33级球化(二)DL/T××××—××××11图44级球化(一)DL/T××××—××××12图44级球化(二)DL/T××××—××××13图55级球化(一)DL/T××××—××××14图55级球化(二)附录A(标准的附录)20号钢化学成分表A120号钢化学成分%SPCrNiCu技术条件牌号CSiMn不大于GB699—88200.17～0.17～0.35～0.0350.0350.250.250.25DL/T××××—××××150.240.370.65GB3087—82200.17～0.240.17～0.370.35～0.650.0350.0350.250.250.25GB5310—9520G0.17～0.240.17～0.370.35～0.650.0300.030GB713—9620g≤0.240.15～0.300.35～0.650.0350.035附录B(标准的附录)20号钢机械性能表B120号钢机械性能屈服强度σs伸长率δ5断面收缩率ψ冲击功AkV　MPa%J技术条件牌号产品型式截面厚度mm抗拉强度σbMPa不小于硬度HB≤802555GB699—8820条钢＞80～250≥4102452350≤156未热处理＜1524520GB3087—8220≥15392～58822620纵向410～5502452435GB5310—9520G钢管横向≥4002152227附录C(提示的附录)20号钢常用化学抛光与电解抛光溶液表C120号钢常用化学抛光与电解抛光溶液抛光方式成分用量工作条件DL/T××××—××××16铬酸硫酸加水至500g150mL1000mL室温下，略加搅拌化学抛光双氧水(H2O2)(30%)草酸(H2C2O4)(饱和水溶液)硫酸(d=1.42)水22mL45mL2mL加至100mL室温下电解抛光高氯酸酒精15%～20%80%～85%电解抛光电流密度0.1A/cm2～0.3A/cm2附录D(提示的附录)20号钢管高温性能(GB5310—95附录A、B)表D120号钢管高温性能(GB5310—95附录A、B)热处理状态试验温度℃屈服强度σ0.2MPa持久强度σ105MPa200≥215250≥196300≥177350≥157400≥1371284101164201044309344083450≥987446065470584805149045正火900℃～930℃500≥4939附录E(提示的附录)20号钢各个球化级别与其常温性能的相应数据DL/T××××—××××17表E120号钢各个球化级别与其常温性能的相应数据(平均值)球化级别1级2级3级4级5级抗拉强度σbMPa455423416382363屈服强度σ0.2　MPa325266262247246伸长率δ5%3540434342断面收缩率ψ%6469717574HB141127126120116显微硬度(铁素体)12411110510095附录F(提示的附录)20号钢各个球化级别与其高温短时性能的相应数据表F120号钢各个球化级别与其高温短时性能的相应数据(平均值)球化级别试验温度℃　机械性能　1级2级3级4级5级抗拉强度σbMPa470384386358354屈服强度σ0.2　MPa288185193178189伸长率δ5%2029313030250断面收缩率ψ%5868697274抗拉强度σbMPa466402399375352屈服强度σ0.2　MPa306188184177173伸长率δ5%2431312725300断面收缩率ψ%5866676966350抗拉强度σbMPa449390384361340DL/T××××—××××18屈服强度σ0.2　MPa302180177163161伸长率δ5%3239403937断面收缩率ψ%6871737368抗拉强度σbMPa382351341361308屈服强度σ0.2　MPa260183171161154伸长率δ5%3747484644400断面收缩率ψ%7378787778抗拉强度σbMPa326291280266260屈服强度σ0.2　MPa231163158149140伸长率δ5%4253585351450断面收缩率ψ%7581828283附录G(提示的附录)20号钢各个球化级别与球状碳化物定量分析相应数据表G120号钢各个球化级别与球状碳化物定量分析相应数据球化级别1级2级3级4级5级球状碳化物平均尺寸μm1.03911.09231.24321.79062.7916球状碳化物昀大尺寸μm1.99683.38233.87855.68487.6470球状碳化物面积百分比%0.03840.28850.59200.91761.2301