CN102507400A - 一种t91钢管的剩余寿命定量分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电站钢管剩余寿命定量分析领域，特别是一种用于T91钢管的剩余寿命定量分析方法，解决了传统的Larson-miller法及其衍生方法和无损检测法在进行电站锅炉T91钢管的残余寿命定量分析过程中存在的耗时长，误差大的问题。该方法先从被测工件切取样品，然后进行金相镶嵌，然后进行磨抛，磨抛过程同时喷水，待表面粗糙度控制在Ra≤0.8μm，然后通过硝酸的酒精溶液对磨抛表面进行充分浸蚀后，依次通过金相显微镜，依据国家标准进行金相组织的碳化物粒径的测试。对多次测试获得的碳化物粒径进行数据处理直接输出T91钢管的定量剩余寿命。本发明无需进行蠕变拉伸实验，分析结果可靠度较高，只需要金相显微镜就可以完成定量寿命评估，检验效率高，时间周期短，成本低。

Description

一种T91钢管的剩余寿命定量分析方法

技术领域

本发明涉及电站钢管剩余寿命定量分析领域，特别是一种用于T91钢管的剩余寿命定量分析方法。

背景技术

随着电站锅炉向高参数、大容量发展，世界锅炉管用钢的研究与开发朝高性能、低成本方向进行，以T91为代表的，具有优良综合性能的9～12％Cr铁素体系耐热钢目前被高蒸汽参数发电机组广泛采用。T91是20世纪80年代美国橡树岭国家实验室成功开发的，该钢是在T9(9Cr-1Mo)钢基础上，限制C含量的上下限，添加微量的N以及微量的强碳氮化合物形成元素V、Nb，用弥散分布的MX型V/Nb碳氮化物的析出作为主要强化效果。尽管碳含量较低，但是其蠕变破裂强度明显提高。作为电站锅炉管用钢T91显示出优良的综合性能，其高温抗蠕变性能优异，具有良好的冲击韧性，良好的焊接性能和工艺性能，优良的抗氧化性能和抗高温蒸汽腐蚀性能，低的热膨胀系数，良好的导热性，长期运行下有优良的组织稳定性，能用于亚临界、超高临界电站锅炉过热器、再热器钢管、以及高温集箱和主蒸汽管道，是当今世界超临界发电厂锅炉管用钢使用最为广泛的钢种，而且已被作为开发更高使用温度钢材的研究基准。随着大量电站使用T91材料，那么相关电站寿命定量分析方法也引起了广泛关注。

目前，国内外主要使用Larson-miller参数法及其衍生方法，无损检测方法来进行电站锅炉T91钢管进行寿命的定量分析。

Larson-miller参数法及其衍生方法是20世纪50年代发展起来的一种持久强度外推方法。它指出了温度、时间和压力之间的相互关系，参数P＝T(C+lgt_r)用来表示温度和时间的协同作用的影响，而P本身又是应力的函数，即P＝f(σ)，一般参量P与应力关系的多元非线性回归方程表达式为：

P(σ)＝B₀+B₁(lgσ)+B₂(lgσ)²+B₃(lgσ)³。

其中，σ表示施加的应力；T为绝对温度；t_r为蠕变断裂时间；f是函数关系；C为Larson-miller参数，对于不同的材料有不同的取值，但大部分的钢都可以取C＝20。按照Larson-Miller关系式，根据断裂时间和实验温度可以算出实验应力下的P_L-M值，然后绘制表达σ、T、t三者关系的P_L-M-lgσ曲线，当知道了使用条件下的应力后，就可以确定P_L-M，从而根据已有的温度和应力条件测算出断裂时间。由Larson-miller参数法衍生的其他方法有很多，比如：考虑到腐蚀损伤、金相变化引起材料的敏感变化的影响引入Z参数考虑材料的组织劣化等。但是通过Larson-miller参数法及其衍生方法进行T91钢管剩余寿命定量分析的最大缺点是，需要进行高温持久拉伸实验，整个寿命分析过程很长，有时甚至长达1年。

无损检测方法以超声检测为主，材料在高温、应力和环境共同作用下长期服役会受到损伤，在材料内部产生微小的裂纹，或者在材料内部使物理性质发生变化，这些材料变化都会使超声传播发生相应的变化，利用这种变化来找出材料损伤与超声波特性变化的相关性以评价材料的剩余寿命。通过无损检测方法进行寿命分析容易造成误判，寿命分析结果误差大大超过±10％，实际应用意义不大。

发明内容

根据目前T91钢管高温时效实验性能研究情况，为解决现有电站锅炉T91钢管剩余寿命定量分析方法的上述各种缺点，本发明的目的在于提供一种T91钢管的剩余寿命定量分析方法，通过T91材料内部碳化物粒径大小来定量分析电站锅炉T91钢管的残余寿命，解决了传统的Larson-miller法及其衍生方法和无损检测法在进行电站锅炉T91钢管的残余寿命定量分析过程中存在的耗时长，误差大的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明通过对T91钢管高温时效实验，然后进行力学性能、物理化学性能的检测及金相分析，可以发现随着T91钢的长期高温时效，其组织结构和各种性能都发生了很大变化，具体表现在以下几个方面：(1)组织结构的变化。由于发生蠕变回复和亚晶的生成与长大，T91钢原始组织中的回火板条马氏体逐渐变化为等轴状铁素体；同时由于发生Ostwald熟化，原始组织中的碳化物颗粒从初始的细小弥散状态逐步转化为粗大的碳化物颗粒并偏聚于晶界处，这些变化可以通过金相分析明显的观测出来。(2)力学性能的变化。经过长期高温老化后，T91钢的高温抗拉强度、高温屈服强度、宏观硬度和基体显微硬度逐渐降低。(3)物理性能的变化。在老化初期，试样的电阻率随老化时间的延长有下降的趋势，老化时间超过300小时电阻率又有增高的趋势。总体来说，与原始组织试样相比，老化材料的电阻率是下降的。(4)化学性能的变化：经过高温老化后，由于铬、钼等强化元素从基体金属中扩散成碳化物以及碳化物颗粒逐渐粗化长大，T91钢的抗电化学腐蚀的能力降低，电极电位出现明显降低，抗氧化性能也呈现出明显的下降趋势，抗硫酸腐蚀的能力增强。

本发明选取碳化物长大和力学性能作为T91钢残余寿命评估的指标，根据T91钢力学性能低于标准参考值时，T91钢失效，确定碳化物颗粒粗化的粒径，通过T91钢管金相组织中的碳化物颗粒大小来计算T91钢管的剩余使用寿命。碳化物颗粒大小采自20～40个金相样品，运用金相分析法对T91钢中组织的碳化物颗粒进行定量测量每个金相样品的碳化物粒径，其测量方法可参照标准(GB/T 15749-1995定量金相手工测定方法)。首先，对不同时效时间和时效温度的试样取20～40张金相照片进行测量；然后，采用格拉布斯(Grubbs)误差剔除准则将其中碳化物颗粒粒径测量异常值剔除；最终使用的碳化物颗粒的粒径大小是剔除异常值后对剩下的粒径测量值取平均。从而，得到表1碳化物颗粒大小数据。

表1碳化物颗粒粒径变化情况

本发明中，用机械方法切取样品，并通过金相试样镶嵌机进行样品镶嵌。

本发明中，采用水砂纸和金相砂纸对被测表面依次进行磨抛，保证表面粗糙度Ra≤0.8μm。

本发明中，对材料进行磨抛的过程需同时喷水，避免温度升高导致金相组织状态发生改变。

本发明中，在金相显微镜上进行样品的碳化物粒子粒径测试前，应首先在每个样品的磨抛表面，点3wt％～5wt％硝酸的酒精溶液，静置5～10s使表面充分腐蚀。

本发明中，所述的T91钢管的剩余寿命定量分析方法，具体步骤如下：

(1)在电站锅炉现场选取被测T91高温蒸汽管，然后用砂轮机切取评估样品，切取样品的过程中同时进行喷水。

(2)通过金相镶嵌机将切割下来的样品进行试样镶嵌，然后在金相磨抛机上依次换上180号、320号、400号、500号、600号的水砂纸依次粗磨；再换上01号、02号、03号金相砂纸进行精磨，确保表面粗糙度Ra≤0.8μm。

每次更换不同型号砂纸前将磨制面清洗干净，而且在整个机械磨制过程中同时喷水，重复上述过程获得20～40个类似的金相样品。

(3)在每个样品的磨抛表面，点3wt％～5wt％硝酸的酒精溶液，静置5～10s后，依次通过金相显微镜，依据标准GB/T 15749-1995定量金相手工测定方法进行T91样品的金相组织中碳化物颗粒的粒径测定，通过格拉布斯准则对其中碳化物颗粒粒径异常值进行剔除；待异常值剔除完之后，对剩下的碳化物颗粒粒径进行取平均值，将碳化物颗粒粒径平均值代入：

$t_r=297272-0.621\exp (\mathrm{In}({\stackrel{\‾}{d}}_t^3-{0.381}^3)+\frac{38431}{T}+\mathrm{InT}-36.5)$

得到被测T91钢管的剩余寿命。其中，t_r表示剩余使用寿命(小时)，

表示碳化物颗粒平均直径(μm)，T表示老化温度(K)。

本发明中，整个数据处理过程可以通过计算机程序完成。

G.W.Green Wood和W. Ostwald系统研究推导了合金中第二相粒子长大的动力学方程，并用大量试验数据验证了他们的结论，给出了碳化物粗化的普遍关系式。他们认为，钢晶体内碳化物粗化过程符合以扩散速度控制的长大动力学方程：

${\stackrel{\‾}{d}}_t^3-{\stackrel{\‾}{d}}_0^3=\frac{8\mathrm{\γ}{V}_m^2\mathrm{CD}}{9\mathrm{\ηRT}}{t}_s---\left(1\right)$

式中，

表示碳化物颗粒初始平均直径(μm)，表示粗化一定时间的碳化物颗粒平均直径(μm)，γ表示碳化物颗粒与基体相的相间界面能(J)，V_m表示摩尔体积(L/mol)，C表示固溶体浓度(wt％)，D表示扩散系数(m²/h)，η表示与碳化物性质有关的系数(该系数一般通过实验测试获得，为无量纲数)，t_s表示碳化物颗粒长大至

所需时间(h)。式中，可以看成一个系数K，在温度和应力一定的状态下，其为常数，因此公式(1)可以表示为：

${\stackrel{\‾}{d}}_t^3-{\stackrel{\‾}{d}}_0^3={\mathrm{Kt}}_s---\left(2\right)$

也就是说，碳化物粒子的直径的三次方和时效时间成线性关系。

然后，根据表1中提供的试验数据回归出782℃和763℃下的K值。对于782℃的老化温度下系数K＝8.83×10^-4，而对于763℃的老化温度下K＝4.44×10^-4。

因为K∝γCD，而扩散系数D与温度T之间满足Arrhenius方程的形式，即：

$D=D_0\exp (-\frac{Q}{\mathrm{kT}})---\left(3\right)$

式中，D₀表示扩散常数，当材料一定时，扩散常数是一个定值，O表示扩散激活能(J)，k表示波尔兹曼常数，T表示绝对温度(K)。将公式(3)代入公式(1)中，得到：

$\frac{{\stackrel{\‾}{d}}_t^3-{\stackrel{\‾}{d}}_0^3}{t_s}=\frac{8}{9}\left[\frac{\mathrm{\γ}{V}_m^2{\mathrm{CD}}_0\exp (-Q/\mathrm{kT})}{\mathrm{\ηRT}}\right]---\left(4\right)$

两端取自然对数整理得：

$\mathrm{In}\left(\frac{{\stackrel{\‾}{d}}_t^3-{\stackrel{\‾}{d}}_0^3}{t_s}\right)=-\frac{Q}{\mathrm{kT}}-\mathrm{InT}+\mathrm{In}\left(\frac{8\mathrm{\γ}{V}_m^2{\mathrm{CD}}_0}{9\mathrm{\ηR}}\right)---\left(5\right)$

式中，

为常数。令M＝Q/K，

则上式(5)就变为 $\mathrm{In}\left(K\right)=-\frac{M}{T}-\mathrm{InT}+N---\left(6\right)$

这样，就找到了K值与温度T的相互关系。下面就是通过将782℃和763℃的K值代入公式(6)中，建立方程组：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{In}\left(8.83{\×10}^{-4}\right)=-\frac{M}{782+273.15}-\mathrm{In}(782+273.15)+N\\ \mathrm{In}(4.44\×{10}^{-4})=-\frac{M}{763+273.15}-\mathrm{In}(763+273.15)+N\end{array}\right.---\left(7\right)$

求解方程组(7)得到M和N的数值，M＝38431，N＝36.5。将M和N的数值，表达式代入公式(6)得到：

$\mathrm{In}\left(\frac{{\stackrel{\‾}{d}}_t^3-{\stackrel{\‾}{d}}_0^3}{t_s}\right)=-\frac{38431}{T}-\mathrm{InT}+36.5---\left(8\right)$

将公式(8)进一步变形得到：

$t_s=\exp (\mathrm{In}({\stackrel{\‾}{d}}_t^3-{\stackrel{\‾}{d}}_0^3)+\frac{38431}{T}+\mathrm{InT}-36.5)---\left(9\right)$

该式为T91碳化物颗粒粗化直径在一定时效温度和时效时间的关系式，可以利用它计算T91钢的已经使用的时间。根据600℃高温拉伸实验，当T91碳化物颗粒粗化为0.693μm时，抗拉强度为334.4MPa，低于标准参考值358MPa。据此判断碳化物颗粒粗化到0.693μm时，T91钢失效，碳化物颗粒初始直径为0.381μm，计算在600℃时的总的使用寿命，将数值代入公式(9)，计算出t_s为478699小时，即约为54.6年。结合实际中的寿命数据，该公式计算结果偏大。这主要是因为公式(9)是由高温时效试验所得，没有考虑实际环境下应力对碳化物颗粒粗化长大的影响。由于碳化物颗粒粗化长大是受扩散控制的Ostwald熟化过程，扩散的驱动力不是浓度梯度，而是化学势梯度。如果材料中存在应力梯度，也可以引起扩散。其中应力梯度会促进较大半径的原子向点阵伸长部分扩撒，较小半径跑向受压部分，应力越大，原子扩散速度就越快。在T91钢管中由于有壁厚，存在应力梯度，因此T91钢管所受的应力能促进合金元素的扩散，促进碳化物颗粒的粗化长大，因此该公式需要考虑应力的影响。在实际应用中，由于T91钢在高温和一定应力下，必然导致一定厚度的氧化层产生，导热性下降，因此实际工作温度可能比预定的高。而公式(9)是设定在固定温度下试验推导得出的，和实验条件有一定差距。

鉴于以上原因，应该对公式(9)进行修正得到如下推算公式：

$t_s=\mathrm{Aexp}(\mathrm{In}({\stackrel{\‾}{d}}_t^3-{\stackrel{\‾}{d}}_0^3)+\frac{38431}{T}+\mathrm{InT}-36.5)---\left(10\right)$

其中，A表示修正系数。修正系数A主要与应力、变化的温度有关。从现场随机获取不同温度下工作的T91管，已知运行时间，通过测试不同样品的碳化物粒子的直径大小，然后采用最小二乘法回归得出A＝0.621，另外

表示碳化物颗粒初始平均直径，这样就获得电站锅炉T91钢管的已经使用时间的计算公式：

$t_s=0.621\exp (\mathrm{In}({\stackrel{\‾}{d}}_t^3-{0.381}^3)+\frac{38431}{T}+\mathrm{InT}-36.5)---\left(11\right)$

由于该公式计算的是已经工作的时间，而剩余寿命是总寿命减去已工作的时间。对于总寿命前面已经计算出是478699小时，但是没有考虑修正的影响。对于实际情况该总寿命应该乘以修正系数0.621，这样总寿命就是297272小时。那么对于T91的剩余寿命计算公式就是：

$t_r=297272-0.621\exp (\mathrm{In}({\stackrel{\‾}{d}}_t^3-{0.381}^3)+\frac{38431}{T}+\mathrm{InT}-36.5)---\left(12\right)$

根据公式(12)可以看出对于T91被评估样品，对于现场检测过程中，只需要通过定量金相法测定样品中碳化物粒子的直径，确定T91钢管的真实工作温度，代入上述公式就可以得到误差控制在±10％以内定量寿命分析结果。需要注意的是，被评估寿命的样品的碳化物粒子直径需运用金相分析法对T91钢中组织的碳化物颗粒进行定量测量，其测量方法可参照标准(GB/T 15749-1995)。而且需要对同一个样品取20～40张金相照片进行测量，然后采用格拉布斯误差剔除准则将其中碳化物颗粒粒径测量异常值剔除，剔除异常值后对剩下的粒径测量值取平均。

本发明的优点和积极效果为：

(1)无需进行蠕变拉伸实验；

(2)分析结果可靠度较高；

(3)只需要金相显微镜就可以完成定量寿命评估；

(4)检验效率高，时间周期短，成本低；

附图说明

图1为本发明流程图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明作进一步详述：

如图1所示，在电站锅炉现场选取被测T91高温蒸汽管，一般是处于容易超温超压位置的钢件，然后用砂轮机切取评估样品，砂轮机在切取样品的过程中需同时进行喷水，防止切割过程中产生的高温造成碳化物粒子长大，从而影响剩余寿命的有效评估。然后通过金相镶嵌机将切割下来的样品进行试样镶嵌，然后在金相磨抛机上依次换上180号、320号、400号、500号、600号的水砂纸依次粗磨。然后换上01号、02号、03号金相砂纸进行精磨，确保表面粗糙度Ra≤0.8μm。每次更换不同型号砂纸前应将磨制面清洗干净。而且整个机械磨制过程中应同时喷水，降低磨制面的温度，防止由于过高温度对磨制面的金相组织产生影响，不能客观反映真实的材料状态，影响最终的检测结果。重复上述过程获得20～40个类似的金相样品。然后在每个样品的磨抛表面，点3wt％～5wt％硝酸的酒精溶液，静置5～10s待表面充分腐蚀后，依次通过金相显微镜，依据标准GB/T 15749-1995定量金相手工测定方法进行T91的金相样品中组织的碳化物颗粒的粒径测定，然后通过格拉布斯准则对其中碳化物颗粒粒径异常值进行剔除。待异常值剔除完之后，对剩下的碳化物颗粒粒径进行取平均值，然后将碳化物颗粒粒径平均值代入：

$t_r=297272-0.621\exp (\mathrm{In}({\stackrel{\‾}{d}}_t^3-{0.381}^3)+\frac{38431}{T}+\mathrm{InT}-36.5)$

就可以得到被测T91钢管的剩余寿命。其中，t_r表示剩余使用寿命(小时)，

表示碳化物颗粒平均直径(μm)，T表示老化温度(K)。整个数据处理过程可以通过计算机程序完成。

实施例1

在绍兴某热电厂选取某过热器管作为被测件，该过热器管的材料是T91钢，工作温度为600℃。从该过热器管靠近锅炉侧弯头处，采用博世Bosch GWS7-125角磨机切取20个样品，切取过程同时喷水，以降低切割温度。然后通过XQ-1型金相试样镶嵌机将切割下来的样品进行试样镶嵌，然后在MP-1型单盘双速金相试样磨抛机依次换上180号、320号、400号、500号、600号的水砂纸依次粗磨。然后换上01号、02号、03号金相砂纸进行精磨，确保表面粗糙度Ra≤0.8μm。每次更换不同型号砂纸前应将磨制面清洗干净。而目整个机械磨制过程中应同时喷水，降低磨制面的温度。通过上述过程获得20个表面光洁的镶嵌金相样品，然后在每个样品的磨抛表面，点3wt％～5wt％硝酸的酒精溶液，静置5～10s待表面充分腐蚀后，依次通过金相显微镜，依据标准GB/T 15749-1995定量金相手工测定方法在OLYMPUSGX41倒置金相显微镜上进行T91金相组织中碳化物粒子颗粒粒径的测定。对这20个镶嵌金相样品的碳化物粒径测试结果为0.531μm、0.534μm、0.551μm、0.168μm、0.523μm、0.561μm、0.553μm、0.567μm、0.553μm、0.221μm、0.556μm、0.558μm、0.539μm、0.554μm、0.556μm、0.557μm、0.557μm、0.559μm、0.543μm、0.558μm。然后采用格拉布斯准则剔除碳化物粒径异常值0.168μm和0.221μm后，取平均得到碳化物粒径的平均值为0.551μm，将粒径平均值

代入：

$t_r=297272-0.621\exp (\mathrm{In}({\stackrel{\‾}{d}}_t^3-{0.381}^3)+\frac{38431}{T}+\mathrm{InT}-36.5)$

得到t_r＝185920小时，也就是被评估的T91钢管的剩余使用寿命为185920小时。本实施例中，整个数据处理过程可以通过MATLAB程序完成。

实施例2

在宁波某热电厂选取某再热器管作为被测件，该再热器管的材料是T91钢，工作温度为620℃。从该再热器管靠近烟气侧弯头处，采用博世GWS 720角磨机切取20个样品，切取过程同时喷水，以降低切割温度。然后通过XQ-2B型金相试样镶嵌机将切割下来的样品进行试样镶嵌，然后在MoPao160型单盘双速金相试样磨抛机依次换上180号、320号、400号、500号、600号的水砂纸依次粗磨。然后换上01号、02号、03号金相砂纸进行精磨，确保表面粗糙度Ra≤0.8μm。每次更换不同型号砂纸前应将磨制面清洗干净。而且整个机械磨制过程中应同时喷水，降低磨制面的温度。通过上述过程获得25个表面光洁的镶嵌金相样品，然后在每个样品的磨抛表面，点3wt％～5wt％硝酸的酒精溶液，静置5～10s待表面充分腐蚀后，依次通过金相显微镜，依据标准GB/T 15749-1995定量金相手工测定方法在北京上光仪器10XD-PC倒置金相显微镜上进行T91金相组织中碳化物粒子颗粒粒径的测定。对这25个镶嵌金相样品的碳化物粒径测试结果为0.461μm、0.478μm、0.490μm、0.138μm、0.445μm、0.448μm、0.491μm、0.445μm、0.478μm、0.434μm、0.447μm、0.124μm、0.153μm、0.449μm、0.450μm、0.447μm、0.448μm、0.498μm、0.478μm、0.456μm、0.125μm、0.463μm、0.443μm、0.465μm、0.471μm。然后采用格拉布斯准则剔除碳化物粒径异常值0.138μm、0.124μm、0.153μm、0.125μm后，取平均得到碳化物粒径的平均值为0.461μm，将粒径平均值

代入：

$t_r=297272-0.621\exp (\mathrm{In}({\stackrel{\‾}{d}}_t^3-{0.381}^3)+\frac{38431}{T}+\mathrm{InT}-36.5)$

得到t_r＝281080小时也就是被评估的T91钢管的剩余使用寿命为281080小时。本实施例中，整个数据处理过程可以通过MATLAB程序完成。

实施例结果表明，本发明先从被测工件切取样品，然后进行金相镶嵌，然后进行磨抛，磨抛过程同时喷水，待表面粗糙度控制在Ra≤0.8μm，然后通过硝酸的酒精溶液对磨抛表面进行充分浸蚀后，依次通过金相显微镜，依据国家标准进行金相组织的碳化物粒径的测试。对多次测试获得的碳化物粒径进行数据处理直接输出T91钢管的定量剩余寿命，整个数据处理过程可以通过计算机程序完成，解决了传统的Larson-miller法及其衍生方法和无损检测法在进行电站锅炉T91钢管的残余寿命定量分析过程中存在的耗时长，误差大的问题。

Claims (8)

1.一种T91钢管的剩余寿命定量分析方法，其特征在于：选取碳化物长大和力学性能作为T91钢残余寿命评估的指标，根据T91钢力学性能低于标准参考值时，T91钢失效，确定碳化物颗粒粗化的粒径，通过T91钢管金相组织中的碳化物颗粒大小来计算T91钢管的剩余使用寿命；碳化物颗粒大小采自20～40个金相样品，运用金相分析法对T91钢中组织的碳化物颗粒进行定量测量每个金相样品的碳化物粒径，其测量方法参照标准GB/T 15749-1995定量金相手工测定方法。

2.按照权利要求1所述的T91钢管的剩余寿命定量分析方法，其特征在于：首先，对不同时效时间和时效温度的试样取20～40张金相照片进行测量；然后，采用格拉布斯误差剔除准则将其中碳化物颗粒粒径测量异常值剔除；最终使用的碳化物颗粒的粒径大小是剔除异常值后对剩下的粒径测量值取平均；从而，得到碳化物颗粒大小数据。

3.按照权利要求1所述的T91钢管的剩余寿命定量分析方法，其特征在于，用机械方法切取样品，并通过金相试样镶嵌机进行样品镶嵌。

4.按照权利要求1所述的T91钢管的剩余寿命定量分析方法，其特征在于，采用水砂纸和金相砂纸对被测表面依次进行磨抛，保证表面粗糙度Ra≤0.8μm。

5.按照权利要求1所述的T91钢管的剩余寿命定量分析方法，其特征在于，对材料进行磨抛的过程需同时喷水，避免温度升高导致金相组织状态发生改变。

6.按照权利要求1所述的T91钢管的剩余寿命定量分析方法，其特征在于，在金相显微镜上进行样品的碳化物粒子粒径测试前，应首先在每个样品的磨抛表面，点3wt％～5wt％硝酸的酒精溶液，静置5～10s使表面充分腐蚀。

7.按照权利要求1所述的T91钢管的剩余寿命定量分析方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)在电站锅炉现场选取被测T91高温蒸汽管，然后用砂轮机切取评估样品，切取样品的过程中同时进行喷水；

(2)通过金相镶嵌机将切割下来的样品进行试样镶嵌，然后在金相磨抛机上依次换上180号、320号、400号、500号、600号的水砂纸依次粗磨；再换上01号、02号、03号金相砂纸进行精磨，确保表面粗糙度Ra≤0.8μm；

每次更换不同型号砂纸前将磨制面清洗干净，而且在整个机械磨制过程中同时喷水，重复上述过程获得20～40个类似的金相样品；

(3)在每个样品的磨抛表面，点3wt％～5wt％硝酸的酒精溶液，静置5～10s后，依次通过金相显微镜，依据标准GB/T 15749-1995定量金相手工测定方法进行T91样品的金相组织中碳化物颗粒的粒径测定，通过格拉布斯准则对其中碳化物颗粒粒径异常值进行剔除；待异常值剔除完之后，对剩下的碳化物颗粒粒径进行取平均值，将碳化物颗粒粒径平均值代入：

$t_r=297272-0.621\exp (\mathrm{In}({\stackrel{\‾}{d}}_t^3-{0.381}^3)+\frac{38431}{T}+\mathrm{InT}-36.5)$

得到被测T91钢管的剩余寿命；其中，t_r表示剩余使用寿命，小时；

表示碳化物颗粒平均直径，μm；T表示老化温度，K。

8.按照权利要求1所述的T91钢管的剩余寿命定量分析方法，其特征在于，整个数据处理过程通过计算机程序完成。

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