高冲击功抗硫化氢耐低温阀体的试制开发.pdf

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1、第36卷第4期山东冶金V0l36No．42014年8月ShandongMetallurgyAugust2014试验研究；高冲击功抗硫化氢耐低温阀体的试制开发吕素玉，庞涛(山东墨龙石油机械股份有限公司，山东寿光262700)摘要：通过优化设计碳、锰、硅元素含量及锰碳比、碳当量，将碳含量控制在0．18％～O．22％，锰含量控制在1．22％～1．32％，保证锰碳比≥6；合理设计热处理工艺，试制开发了LCC一1阀体，并且性能检验表明产品性能全部满足标准要求。采用调质处理工艺，产品已进行了批量生产，一次送检合格率达到98％以上。关键词：阀体；产品开发；

2、调质处理；冲击功中图分类号：TG142．1文献标识码：A文章编号：1004—4620(2014)04—0032—03阀体的机械性能要求如下：抗拉强度485～6551前言MPa；屈服强度I>275MPa；伸长率(50mm)I>22％；随着石油、化工等产业迅速发展，其管道工作断面收缩率≥35％；硬度≤237HB。条件也Et趋复杂，石油、天然气等介质中硫化氢、二冲击性能要求：试验温度一46℃，3块试样的冲氧化碳和某些有机酸的出现对管线阀门的耐HS腐击功平均值≥27J，且只允许1块试样的冲击功<蚀要求有所提高，对于高寒地区应用的管线阀门，27J但《1

3、8J。同时又提出了低温性能要求。作为管线阀门部件，2．2化学成分设计对阀体抗Hs腐蚀及低温性能的要求也越来越高，1)碳、锰元素及锰碳比的选择。考虑阀体的抗提高阀门的使用寿命和可靠性是保证成套设备性硫性能及硬度要求，从抗硫的角度考虑碳应选择较能的关键之一。LCC阀体是在硫化氢及低温环境条低值，碳含量高会使硬度增加。从可改善钢的冲击件下服役的，其冲击性能、力学性能、硬度是产品必韧度角度锰含量应选择较大值，但为避免产生过热须达到的技术指标，且性能的稳定性尤其重要⋯。敏感性和回火脆性，锰含量不能超过2％。根据标准针对现行产品开发过程中出现产品冲击功指

4、标不要求碳和锰含量之间的关系(见表1注)，当Mn含量合格、不稳定的情况，增加了Ni合金来提高其冲击增至1．4％时，最大碳含量为0．2％。锰元素是一种易功，但成本过高。本研究通过优化阀体成分和设计偏析的元素，当偏析区Mn、C含量达到一定比例时，适当的热处理工艺，开发了高冲击功抗硫化低温氢会产生马氏体氏体高强度低韧性的显微组织，表阀体，在保证性能合格及稳定的同时降低了成本。面出现很高的硬度对于抗HS是不利的。对于碳钢，一般限制Mn<1．6％。因此，确定碳元素质量分2LCC阀体的开发试制数为0．18％一0．22％，锰为1．22％～1．32％。2．1

5、技术要求2)铬、镍、钼、钛元素的选择。镍元素的提高会LCC阀体需满足ASTMA352标准和客户内控降低钢在Hs溶液中对应力腐蚀的抵抗力，原因是标准要求。ASTMA352标准要求的化学成分见表1。镍形成马氏体相。因此，镍在钢中的含量即使硬度表1LCC化学成分(质量分数)％低于22HRC，镍含量也不得>1％。在含H：S溶液中项目CMnSiPS总量使用的钢，含铬0．5％～13％是完全可行的，因为热化学成分≤O．25≤1．20≤0．60≤0．04≤O．045处理后可以得到稳定的组织。当钼质量分数<3％残余成分GO．30≤0．50≤O．50≤O20≤0

6、．03≤1．0时，对钢在HS中的承载能力无影响。综合考虑成注：碳质量分数上限每降低O．01％，则允许锰质量分数上限增本及其对碳当量的影响，上述合金元素不宜设计过加0．04％，锰的质量分数上限最大可增至1．40％；碳当量要求CE≤高的含量。0．55％，CE=C+Mn／6+(cr+M0+V)，5+(Ni+Cu)／l5。3)硅元素的选择。硅通过对铁素体的固溶强根据客户要求，化学成分中c、s、P及CE应符合化，可提高钢的屈服强度而不降低韧性，硅和碳配API6D标准要求(质量分数)：C≤0．23％；S≤合适当，可减少锰钢热处理时晶粒长大倾向。因0．03

7、5％；P≤0．035％：CE≤0．43％。此，成分中应尽量提高硅的含量。收稿日期：2014—03—05作者简介：吕素玉，女，1965年生，1988年毕业于阜新矿业学院机械4)其他成分的选择。根据当前的铸造条件和制造及设备专业。现为山东墨龙石油机械股份有限公司总经理助标准要求，确定硫、磷质量分数均不超过0．03％。其理，技术中心经理，工程师，从事石油机械产品设计及研发管理工作。32吕素玉等高冲击功抗硫化氢耐低温阀体的试制开发2014年第4期他残余元素含量尽量降低。设计的阀体化学成分见表2，并定义为LCC一1。表2LCC一1钢设计化学成分(质量分

8、数)％CSiMnPSCrMoVNiCuO．18～0．220．50—0．601．22～1．32≤0．03≤0．03≤0．25≤0．10≤0．03≤0．12≤0．10注