閥桿材料在硫化氫環(huán)境下抗腐蝕開裂能力的研究

　　閥門設(shè)計(jì)過程中閥桿選用630代替316等材料,既保證耐蝕又提高其機(jī)械性能。通過對(duì)630材料在硫化氫下抗腐蝕開裂能力進(jìn)行試驗(yàn)研究,以確定該材料能滿足使用要求。

1、概述

　　近年來,隨著石油、化工和核電等產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,閥門的需求也不斷增加,特別是耐腐蝕不銹鋼閥門的應(yīng)用越來越廣泛。不銹鋼分為奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、雙相體不銹鋼、馬氏體不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等類型。其中沉淀硬化不銹鋼具有較優(yōu)良的機(jī)械性能和耐腐蝕性。目前,由于大型石化裝置耐高溫、耐高壓和耐硫化氫腐蝕等參數(shù)的提高,閥門的使用壽命和可靠性是設(shè)計(jì)與制造的關(guān)鍵。閥桿是主承壓件,在使用過程中起著承載扭矩和開啟閥門的重要作用。630屬于沉淀硬化不銹鋼,因此設(shè)計(jì)過程中閥桿選用630代替316等材料,既保證耐蝕又提高其機(jī)械性能。

　　本文對(duì)630材料在硫化氫下抗腐蝕開裂能力進(jìn)行試驗(yàn)研究,以確定該材料能滿足使用要求。

2、試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法

2.1、試驗(yàn)材料

　　試驗(yàn)材料為ASTM - 630,其主要化學(xué)成分見表1。材料的固溶化工藝為(1020～1060) ℃ ×1h,油冷。時(shí)效溫度為480、550和620℃,時(shí)效時(shí)間4h,空冷。

2.2、試驗(yàn)方法

　　金屬630材料抗硫化氫腐蝕開裂試驗(yàn)依據(jù)GB4157 - 2006進(jìn)行。試驗(yàn)是在常溫常壓下, 將承受拉伸應(yīng)力的試樣浸在經(jīng)酸化并以硫化氫飽和的氯化鈉水溶液中, 為獲得硫化氫腐蝕開裂數(shù)據(jù), 將外加應(yīng)力加到屈服強(qiáng)度的70%、75%、80%、85%、90%、95%、100% , 測(cè)定試樣的斷裂時(shí)間, 直到720h試樣不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力為止。

(1) 試樣

　　試樣工作段長(zhǎng)25.4mm, 直徑<6135 ±0.13mm。拉伸試驗(yàn)采用恒載荷設(shè)備W PM 在液力測(cè)壓計(jì)下能維持恒定壓力的靜重力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。試驗(yàn)中必須保證試樣與任何接觸試驗(yàn)溶液的其他金屬電絕緣。試樣周圍的密封是電絕緣和氣密的, 但

5、結(jié)語

　　試驗(yàn)金屬630材料在硫化氫環(huán)境下, 需進(jìn)行固溶化及時(shí)效處理。固溶化處理為1040 ±10℃ ×1h,水冷。時(shí)效處理為620 ±10℃ ×4h, 空冷。固溶化及時(shí)效處理后的材料, 獲得在高溫及硫化氫環(huán)境下, 較高的強(qiáng)度、韌性和耐腐蝕性。通過給定的硫化氫飽和的氯化鈉水溶液中腐蝕拉伸試驗(yàn), 獲得金屬630材料抗硫化氫腐蝕開裂數(shù)據(jù), 從而確定該材料能夠在硫化氫環(huán)境下的使用。

參考文獻(xiàn)

　　〔1〕　GB 4157 - 2006, 金屬在硫化氫環(huán)境中抗特殊形式環(huán)境開裂實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)〔S〕