Способ получения оттисков для неразрушающего контроля микроструктуры металла

(51)7 01 33/20, 01 1/28 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(76) Артамонов Вадим Владимирович Артамонов Владимир Павлович(56) Кан Д.Э. Рекомендации по контролю микроструктуры металла методом оттисков. М. СЦНТИ ОРГРЭС, 1969, с. 7(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТТИСКОВ ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ МИКРОСТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА(57) Изобретение относится к методам неразрушающего контроля микроструктуры металлоконст рукций работающего оборудования, в частности,паропроводов тепловых электростанций. Способ включает размягчение материала оттиска в растворителе, прижатие размягченной поверхностью к шлифу, затвердевание оттиска, его отделение от шлифа и изучение оттиска на оптическом микроскопе. В соответствии с изобретением, в качестве материала оттиска используют фотобумагу, эмульсионный слой которой размягчают выдержкой в воде в течение 1,5-2 часов. Использование изобретения уменьшает трудоемкость способа и исключает использование токсичных растворителей. 8082 Изобретение относится к исследованию свойств металла, а именно к неразрушающему контролю микроструктуры, например, металла паропроводов тепловых электростанций с целью последующей оценки остаточной долговечности паропровода или иного оборудования Известен способ получения оттисков (реплик), в котором наиболее удобным материалом для получения оттисков (реплик) считают полистирол, который применяют в виде квадратных пластинок или кубиков со стороной 15 мм. На контактную поверхность пластинки или кубика полистирола кисточкой наносят растворитель (бензол или дихлорэтан) и выдерживают 3-5 сек. При этом полистирол размягчается и набухает. Пластинку или кубик контактной (т. е. размягченной и набухшей) поверхностью кладут на шлиф и прижимают рукой, плавно увеличивая усилие и не допуская скольжения пластинки по плоскости шлифа. В прижатом положении пластинку или кубик выдерживают 10-15 сек, после чего оставляют на 2,5-3 ч, в течение которых полистирол затвердевает. После этого пластинку или кубик отделяют от шлифа. Исследование микроструктуры на полученном оттиске проводят в стационарных условиях, т. е. в металлографической лаборатории на оптическом микроскопе (Савкив С.В., Цюпка П.Н., Дармиц М.П., Лямичев А.И. Неразрушающие методы контроля металлов на тепловых электростанциях. М. Энергия, 1974, с. 43-44). Неразрушающий контроль микроструктуры предполагает подготовку шлифа непосредственно на поверхности оборудования, например, на растянутой зоне гиба паропровода. В таких условиях невозможно получить идеально плоскую поверхность - на шлифе всегда остаются участки хотя бы с минимальной вогнутостью и выпуклостью. Плоская контактная поверхность пластинки или кубика полистирола, пусть даже размягченная и набухшая, не воспроизводит полностью макрорельеф шлифа, т. к. пластинка полистирола (минимальная толщина 2 мм) и тем более кубик не обладают эластичностью. Поэтому контактная поверхность пластинки или кубика прилипает к поверхности шлифа лишь частично - примерно, как показывает практика,только 50 своей поверхности. На этой части поверхности полистирольный оттиск отображает микроструктуру металла, остальные 50 поверхности оттиска показывают микроструктуру собственно полистирола. Причем при феррито-карбидной микроструктуре металла она (микроструктура металла) визуально похожа на микроструктуру полистирола. Поэтому при контроле микроструктуры металла с помощью полистирольных оттисков весьма велика вероятность ошибок, особенно при контроле металла на наличие микропор. Таким образом, недостатком этого способа является его низкая надежность. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения оттисков с использованием в качестве материала оттиска рентгеновской пленки. Листы пленки помещают в фотокювет, заполненный горячей водой - 50-60 С, и ват 2 ным тампоном отмывают от фотографической эмульсии. Отмытую пленку просушивают в подвешенном состоянии. Поверхность сухой пленки дополнительно очищают скальпелем и протирают этиловым спиртом. Перед снятием оттиска отрезают кусок пленки размером, несколько превышающим площадь шлифа. На отрезанный кусок пленки пипеткой наносят несколько капель ацетона так, чтобы он равномерно растекался по всей поверхности. Через 20-30 сек. происходит набухание пленки за счет проникновения ацетона в нитроцеллюлозу, после чего пленку прижимают контактной поверхностью к шлифу. В результате нажатия пленка прилипает к шлифу и в таком состоянии выдерживается 2030 мин. В течение этого времени размягченная пленка затвердевает и затем легко отделяется от поверхности шлифа (Кан Д.Э. Рекомендации по контролю микроструктуры металла методом оттисков. М. СЦНТИ ОРГРЭС, 1969, с. 7). Рентгеновская пленка в исходном состоянии (т. е. до контакта с ацетоном) значительно эластичнее по сравнению с пластинчатым полистиролом. При взаимодействии с ацетоном размягченная пленка становится еще более эластичной и за счет этого при прижатии к поверхности шлифа полностью повторяет как макро-, так и микрорельеф поверхности шлифа. Поэтому оттиск, полученный на рентгеновской пленке, по всей контактной поверхности точно воспроизводит микроструктуру металла в отличие от полистирольного оттиска. Однако приготовление рентгеновской пленки трудоемко необходимо выдерживать в горячей воде, смывать тампоном эмульсионный слой, сушить пленку, а затем дополнительно очищать контактную поверхность скальпелем, после чего протирать этиловым спиртом. Кроме того, ацетон является токсичным, взрыво- и пожароопасным веществом. Таким образом, известное техническое решение - получение оттиска с использованием рентгеновской пленки - имеет высокую трудоемкость при подготовке материала и сопряжено с использованием токсичного, взрыво- и пожароопасного растворителя ацетона. В этом состоит недостаток известного технического решения по прототипу. Для снижения трудоемкости при подготовке материала оттиска и исключения использования токсичных взрыво- и пожароопасных органических растворителей (ацетона) в качестве материала оттиска используют фотобумагу глянцевую или особо глянцевую. Фотобумагу нарезают квадратами 15 х 15 мм, которые выдерживают в воде в течение 1,52 часов. За это время в воде происходит набухание и размягчение эмульсионного слоя - этот размягченный слой и является контактной поверхностью. После выдержки в воде квадрат извлекают из воды пинцетом, встряхивают для удаления излишков воды и прижимают размягченным эмульсионным слоем к поверхности шлифа. Фотобумага прилипает к поверхности шлифа и выдерживается в таком состоянии 0,5 ч. За это время размягченный эмульсионный слой затвердевает и затем легко отделяется от 8082 поверхности шлифа. Во время выдержки в воде происходит не только набухание и размягчение эмульсионного слоя, но одновременно происходит и размягчение бумажной основы. Поэтому при прижатии фотобумаги к шлифу она полностью повторяет макро- и микрорельеф поверхности шлифа. Поэтому оттиск, полученный на фотобумаге, по всей контактной поверхности точно воспроизводит микроструктуру металла. При использовании фотобумаги в качестве материала оттиска исключаются затраты труда на очистку поверхности ватным тампоном и дополнительную очистку поверхности скальпелем. Кроме того, исключается применение токсичного взрыво- и пожароопасного органического растворителя, например,ацетона, т. к. для набухания и размягчения контактной поверхности используется вода, не являющаяся токсичным, взрыво- и пожароопасным материалом. Пример осуществления Контроль микроструктуры проведен на главном паропроводе котлоагрегата 4 Павлодарской ТЭЦ 1. Материал паропровода - сталь 12 Х 1 МФ, размер трубы 273 х 36 мм, наработка - 197 тысяч часов. Шлиф подготовлен на растянутой зоне гиба по общеизвестной методике. Шлифовку выполняли вручную, применяя последовательно шлифшкурки 12,8 и 5 и заканчивали шкуркой М-40. Полирование проводили пневматической шлифмашинкой, на шпиндель которой был насажен фетровый круг, покрытый пастой ГОИ. После полирования проведено химическое травление поверхности шлифа 4 раствором азотной кислоты в этиловом спирте. После этого протравленную поверхность промыли этиловым спиртом и просушили фильтровальной бумагой. Площадь подготовленного шлифа - 60 х 60 мм. Из тонкой глянцевой фотобумаги марки Бромэкспресс 400 БП по ТУ 6-56-00205133-30-92 вырезали три квадрата 15 х 15 мм и погрузили их в фотокювет с водой. Через 1,5 ч один квадрат вынули пинцетом из воды, встряхнули для удаления излишков воды. После этого квадрат поместили на шлиф контактной поверхностью, т. е. эмульсионным слоем и прижали плотно к шлифу разглаживанием рукой. В аналогичной последовательности в выполнении операций прижали к шлифу и второй и третий квадраты, с той лишь разницей, что второй квадрат извлекли из воды через 1,75 ч, третий - через 2 ч. Уменьшать время выдержки в воде меньше 1,5 ч не следует, т. к. при этом происходит недостаточное набухание и размягчение эмульсионного слоя. Увеличивать время выдержки в воде сверх 2 ч не следует, т. к. при этом происходит чрезмерное размягчение эмульсионного слоя. Прижатые к шлифу квадраты фотобумаги выдержали на шлифе 0,5 ч. За это время происходит затвердевание эмульсионного слоя. Затем квадраты фотобумаги отделяют от шлифа, зацепив квадрат пинцетом за уголок. После этого проводили контроль микроструктуры по оттискам на микроскопе МИМ-8 М при увеличениив 100 и 500 раз. Для сравнения на этом же шлифе одновременно с оттисками из фотобумаги выполнен и оттиск из рентгеновской пленки в условиях, полностью соответствующих прототипу. Исследование на микроскопе трех оттисков на фотобумаге и оттиска по прототипу показали, что на всех оттисках вся поверхность оттисков отображает микроструктуру металла, а именно - феррит и карбиды по границам ферритных зерен, балл 7 по шкале микроструктур Приложения к ТУ 14-3-460-75 для стали 12 Х 1 МФ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения оттисков для неразрушающего контроля микроструктуры металла, включающий размягчение материала оттиска выдержкой в растворителе, прижатие материала оттиска размягченной поверхностью к шлифу, затвердевание размягченной поверхности, отделение материала оттиска от поверхности шлифа и последующее исследование поверхности оттиска на оптическом микроскопе,отличающийся тем, что в качестве материала оттиска используют фотобумагу, эмульсионный слой которой размягчают выдержкой в воде в течение 1,5-2 часов.