阀门设计过程中阀杆选用630代替316等材料,既保证耐蚀又提高其机械性能。通过对630材料在硫化氢下抗腐蚀开裂能力进行试验研究,以确定该材料能满足使用要求。
概述
近年来,随着石油、化工和核电等产业迅速发展,阀门的需求也不断增加,特别是耐腐蚀不锈钢阀门的应用越来越广泛。不锈钢分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相体不锈钢、马氏体不锈钢及沉淀硬化不锈钢等类型。其中沉淀硬化不锈钢具有较优良的机械性能和耐腐蚀性。目前,由于大型石化装置耐高温、耐高压和耐硫化氢腐蚀等参数的提高,阀门的使用寿命和可靠性是设计与制造的关键。阀杆是主承压件,在使用过程中起着承载扭矩和开启阀门的重要作用。630属于沉淀硬化不锈钢,因此设计过程中阀杆选用630代替316等材料,既保证耐蚀又提高其机械性能。
本文对630材料在硫化氢下抗腐蚀开裂能力进行试验研究,以确定该材料能满足使用要求。
试验材料及试验方法
试验材料
试验材料为ASTM - 630,其主要化学成分见表1。材料的固溶化工艺为(1020～1060) ℃ ×1h,油冷。时效温度为480、550和620℃,时效时间4h,空冷。
试验方法
金属630材料抗硫化氢腐蚀开裂试验依据GB4157 - 2006进行。试验是在常温常压下, 将承受拉伸应力的试样浸在经酸化并以硫化氢饱和的氯化钠水溶液中, 为获得硫化氢腐蚀开裂数据, 将外加应力加到屈服强度的70%、75%、80%、85%、90%、95%、100% , 测定试样的断裂时间, 直到720h试样不发生断裂的最大应力为止。
试样
试样工作段长25.4mm, 直径<6135 ±0.13mm。拉伸试验采用恒载荷设备W PM 在液力测压计下能维持恒定压力的静重力试验机上进行。试验中必须保证试样与任何接触试验溶液的其他金属电绝缘。试样周围的密封是电绝缘和气密的。
结语
试验金属630材料在硫化氢环境下, 需进行固溶化及时效处理。固溶化处理为1040 ±10℃ ×1h,水冷。时效处理为620 ±10℃ ×4h, 空冷。固溶化及时效处理后的材料, 获得在高温及硫化氢环境下, 较高的强度、韧性和耐腐蚀性。通过给定的硫化氢饱和的氯化钠水溶液中腐蚀拉伸试验, 获得金属630材料抗硫化氢腐蚀开裂数据, 从而确定该材料能够在硫化氢环境下的使用。
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