CN101956121A - 高压临氢不锈钢阀门铸件制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸钢行业，关于高压临氢不锈钢阀门铸件制造工艺，应用该工艺制造的产品，消除了不锈钢阀门铸件上较多的微裂纹、气孔、夹渣及非金属夹杂物，并使其极少量的夹杂物形态呈球状。可承受工作温度为300-500℃，工作压力为30-70MPa。避免高压加氢装置系统因阀门一旦泄漏引发自燃爆炸恶性事故；确保铸钢材质符合和超过相应不锈钢ASTM标准要求。提高了产品质量，增強了抗氢腐蚀性能，满足了不锈钢阀门在临氢、高温、高压特殊工况下安全可靠使用的要求。

Description

高压临氢不锈钢阀门铸件制造工艺

技术领域

本发明涉及铸钢行业，对高压临氢装置上不锈钢阀门铸件毛坯的制造方法。应用该工艺能保证铸件的质量，提高不锈钢抗氢腐蚀性能。

背景技术

高压加氢装置是炼油的重点和热点，是利用加氢技术提高质量、能力、效益的。装置上的各种不锈钢阀门的临氢零件，由于形状复杂，大多数都是铸钢件。工况特性为临氢、高温、高压，并伴随硫化氢的操作。临氢环境中氢对金属的腐蚀，原子氢和分子氢能部分地与钢中微裂纹或气泡壁上的碳或碳化物反应生成甲烷聚集于微隙中的甲烷空穴(裂纹源)。普通的不锈钢铸件上有较多的微裂纹、气孔、夹渣、非金属夹杂物。不能保证抗氢性能，高压加氢装置系统中阀门一且泄漏易引发自燃爆炸恶性事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压临氢不锈钢阀门铸件制造工艺，消除不锈钢铸件上有较多的微裂纹、气孔、夹渣、非金属夹杂物，并使其极少量残留的夹杂物形态呈球状。确保铸钢材质符合和超过相应碳钢ASTM标准要求。提高了产品质量，增強了抗氢性能，满足临氢、高温、高压特殊工况下安全可靠使用的要求。

本发明技术方案其流程为：生产准备——熔炼方式——成份控制——铁素体控制——球化非金属夹杂物——净化钢水——浇注温控——开箱清砂——热处理——抛丸整理——理化检验——无损检测——缺陷焊补——研磨清理——酸洗钝化。各关键工序的内容是：

1、生产准备；选用304不锈钢废钢。添加元素用纯金属。采用CO₂水玻璃石英砂砂型；熔炼设备使用中频炉加AOD精炼炉。

2、熔炼方式：中频炉粗炼，造渣、扒渣。1630℃±20℃转入AOD精炼炉精炼。氩-氧脱碳、加石灰石脱硫。进行“四脱”即脱碳、脱氧、脱硫、脱磷“二去”即去气体、去杂物“二调整”即调整成分、调整温度。

3、成份控制；进行化学成份检测时，不锈钢铸件关键元素的控制C≤0.06％，有害元素的控制S≤0.015％；P≤0.020％；Pb≤0.020％；As≤0.020％；Se≤0.020％；N≤0.015％；其他化学元素按相对牌号的ASTM标准要求执行。

4、铁素体控制：调整钢水中Cr、Ni元素成分的含量，按铬当量Cr_E、镍当量Ni_E的比例来控制铁素体含量在5-12％之间。

5、球化非金属夹杂物；是指球化过程中加入钢水总重量的0.3％的稀土精炼合金，使非夹杂物形态近似成球状。

6、净化钢水；是指净化过程中加入钢水总重量的0.3％的钢水净化剂，进一步造渣、脱氧、脱硫，使钢水中的氧化物、硫化物上浮随炉渣排出。

7、浇注温控；AOD炉出钢温度1580-1620℃，浇注温度1550-1590℃。

8、开箱清砂；开箱温度为铸件最厚处表面温度＜200℃，方可清砂出铸件。

9、热处理；采用固溶+稳定化处理，铸件室温进炉，同炉号铸件试棒、同批次、同一炉处理，重量小于5000kg。固溶升温速度≤120℃/h，保温温度1080-1100℃，保温大于4h，入水温度≤40℃，入水时间小于40S。稳定化时升温速度≤120℃/h，保温温度890℃，保温大于4h，缓慢空冷≤100℃/h时。

10、抛丸整理：用不锈钢抛丸子，搬运时不得与碳钢接触。防铁污染。

11、理化检验：主要进行化学成份检测；金相结构和浸蚀试验；晶间腐蚀试验；机械性能试验。

12、无损检测：采用PT、VT、RT三种检测方法。

13、缺陷焊补：消除表面缺陷时，壁厚小于最小厚度或表面裂纹深度大于0.8mm时铸件报废，不准焊补。对于可焊补的缺陷，补焊原则为：不允许2次补焊；补焊面积：不大于总面积的3％。焊后必须进行稳定化处理。

14、研磨清理：研磨表面应光滑过渡，不得有划痕、局部烧伤现象。研磨片必须用铝基砂轮片。

15、酸洗钝化：先酸洗后再钝化。酸洗液配方为：30％工业盐酸+10％工业硝酸+10％氢氟酸+0.5％乌洛托平+1％尿素，其余是水。钝化液配方为：14％工业盐酸+7％氢氟酸+0.5％乌洛托平+1％尿素，其余是水。

本发明的积极效果是：

1、铸件的金相结构和浸渍试验；

(1)无枝晶和柱状组织；

(2)非金属夹带物不低于ASTM E45标准；

硫化物≤1级；硅酸盐≤1.5级；氧化铝≤1级；球化氧化物≤1级；总级别数≤4级。

(3)没有条状夹渣和裂纹

2、表面渗透检查不低于ASME E165标准要求；

(1)无任何热裂纹和冷裂纹。

(2)任何线性显示的长度不大于2mm。

(3)单个圆形缺陷的尺寸不大于4mm。

(4)缺陷累积长度在任何100×100mm的面积中不大于2mm。

3、铸件承压部分射线检查不低于ASME B16..34标准要求：

(1)气孔(A)：不小于2级。

(2)夹砂(B)：不小于2级。

(3)缩孔(CA、CB、CC、CD)：不小于2级。

(4)无热裂纹和冷裂纹(D、E)。

(5)无嵌入物。

4、经计算或用铁素体含量检测仪测定铁素体含量在5-12％之间。

具体实施方式

1、生产准备；选用304不锈钢废钢。添加元素用纯金属。采用CO₂水玻璃石英砂砂型；熔炼设备使用中频炉加AOD精炼炉。

2、熔炼方式：中频炉粗炼，造渣、扒渣。1630℃±20℃转入AOD精炼炉精炼。氩-氧脱碳、加石灰石脱硫。进行“四脱”即脱碳、脱氧、脱硫、脱磷“二去”即去气体、去杂物“二调整”即调整成分、调整温度。

3、成份控制；进行化学成份检测时，不锈钢铸件关键元素的控制C≤0.06％，有害元素的控制S≤0.015％；P≤0.020％；Pb≤0.020％；As≤0.020％；Se≤0.020％；N≤0.015％；其他化学元素按相对牌号的ASTM标准要求执行。

4、铁素体控制：调整钢水中Cr、Ni元素成分的含量，按铬当量Cr_E、镍当量Ni_E的比例来控制铁素体含量在5-12％之间。

5、球化非金属夹杂物；是指球化过程中加入钢水总重量的0.3％的稀土精炼合金，使非夹杂物形态近似成球状。

6、净化钢水；是指净化过程中加入钢水总重量的0.3％的钢水净化剂，进一步造渣、脱氧、脱硫，使钢水中的氧化物、硫化物上浮随炉渣排出。

7、浇注温控；AOD炉出钢温度1580-1620℃，浇注温度1550-1590℃。

8、开箱清砂；开箱温度为铸件最厚处表面温度＜200℃，方可清砂出铸件。

9、热处理；采用固溶+稳定化处理，铸件室温进炉，同炉号铸件试棒、同批次、同一炉处理，重量小于5000kg。固溶升温速度≤120℃/h，保温温度1080-1100℃，保温大于4h，入水温度≤40℃，入水时间小于40S。稳定化时升温速度≤120℃/h，保温温度890℃，保温大于4h，缓慢空冷≤100℃/h时。

10、抛丸整理：用不锈钢抛丸子，搬运时不得与碳钢接触。防铁污染。

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11、理化检验：主要进行化学成份检测；金相结构和浸蚀试验；晶间腐蚀试验；机械性能试验。

12、无损检测：采用PT、VT、RT三种检测方法。

13、缺陷焊补：消除表面缺陷时，壁厚小于最小厚度或表面裂纹深度大于0.8mm时铸件报废，不准焊补。对于可焊补的缺陷，补焊原则为：不允许2次补焊；补焊面积：不大于总面积的3％。焊后必须进行稳定化处理。

14、研磨清理：研磨表面应光滑过渡，不得有划痕、局部烧伤现象。研磨片必须用铝基砂轮片。

15、酸洗钝化：先酸洗后再钝化。酸洗液配方为：30％工业盐酸+10％工业硝酸+10％氢氟酸+0.5％乌洛托平+1％尿素，其余是水。钝化液配方为：14％工业盐酸+7％氢氟酸+0.5％乌洛托平+1％尿素，其余是水。

Claims (5)

1.高压临氢不锈钢阀门铸件制造工艺，其流程为：生产准备——熔炼方式——成份控制——铁素体控制——球化非金属夹杂物——净化钢水——浇注温控——开箱清砂——热处理——抛丸整理——理化检验——无损检测——缺陷焊补——研磨清理——酸洗钝化。

2.根据权利要求1所述的高压临氢不锈钢阀门铸件制造工艺，其特征在于：所述的成份控制，是指进行化学成份检测时，不锈钢铸件关键元素的控制C≤0.06％，有害元素的控制S≤0.015％；P≤0.020％；Pb≤0.020％；As≤0.020％；Se≤0.020％；N≤0.015％；其他化学元素按不锈钢相对牌号的ASTM标准要求执行。

3.根据权利要求1所述的高压临氢不锈钢阀门铸件制造工艺，其特征在于：所述的球化非金属夹杂物，是指球化过程中加入钢水总重量的0.3％的稀土硅钙合金，使非金属夹杂物形态近似成球状。

4.根据权利要求1所述的高压临氢不锈钢阀门铸件制造工艺，其特征在于：所述的净化钢水，是指净化过程中加入钢水总重量的0.3％的专用钢水净化剂，进一步造渣、脱氧、脱硫，使钢水中的氧化物、硫化物上浮随炉渣排出。

5.根据权利要求1所述的高压临氢不锈钢阀门铸件制造工艺，其特征在于：所述的铁素体控制，调整钢水中Cr、Ni元素成分的含量，按铬当量Cr_E、镍当量Ni_E的比例来控制铁素体含量在5-12％之间。