不锈钢閥門常用的是奧氏體不鏽鋼和雙相不鏽鋼(即含奧氏體相又含鐵素體相),用于承壓件和腐蝕性介質,適用溫度範圍-269(液氦)~+816℃。常用的溫度範圍是-196~+650℃。
奧氏體不鏽鋼具有良好的耐腐蝕性,高溫抗氧化性能和耐低溫性能。因此,廣泛用于制作耐腐蝕閥門、高温閥門和低温閥門。
奧氏體不鏽鋼的耐蝕性是相對的,不是什麽樣的腐蝕性介質它都能承受,金屬的腐蝕現象或所謂的耐腐蝕性是根據腐蝕性介質的種類、濃度、溫度、壓力、流速等環境條件以及金屬本身的性質和材料中各化學元素的質量分數、加工性,熱處理等諸因素的差異而分別有不同的腐蝕狀態和腐蝕速度。例如不鏽鋼具有良好的耐腐蝕性能,可是因爲腐蝕環境或使用條件的不同,也可能發生意想不到的腐蝕破壞事故。因此,應充分地了解腐蝕介質和耐腐蝕材料,才能選擇合適的耐腐蝕材料。
金屬的腐蝕形態可分爲兩大類,均勻(全面)腐蝕和局部腐蝕。均勻(全面)腐蝕包括全面成膜腐蝕和無膜腐蝕。
全面成膜腐蝕:腐蝕在金屬的全部或大部面上進行,而且生成保護膜,具有保護性。例如:碳素鋼在稀硫酸中腐蝕很快,當硫酸含量(質量分數)大于50%時,腐蝕率達到最大值,此後含量再繼續增大,腐蝕率反而下降。這是由于濃硫酸的強氧化性在鐵的表面生成一層組織致密的鈍化膜,這種鈍化膜不溶于濃硫酸,從而起到了阻礙腐蝕的作用。
無膜腐蝕:無膜全面腐蝕很危險,因爲它保持一定腐蝕速度,全面進行。
局部腐蚀:局部腐蚀的形态有13种,如缝隙腐蚀、脱层腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、等等。据调查,化工装置中局部腐蚀约占70%。在诸多局部腐蚀的形态中,与閥門制造有关的且常见的是晶间腐蚀。
一般對均勻腐蝕的程度用腐蝕率來表示,但如何評價則有不同規定。按《石油化工企業管道設計器材選用通則》規定,介質對金屬材料的腐蝕能力可分爲以下四類:年腐蝕速率不超過0.05mm的材料,爲充分耐腐蝕材料;年腐蝕速率在0.05~0.1mm的材料,爲耐腐蝕性材料;年腐蝕速率在0.1~0.5mm的材料,爲尚耐腐蝕性材料;年腐蝕速率超過0.5mm.的材料,爲不耐腐蝕材料。
對均勻(全面)腐蝕的耐腐蝕性用均勻腐蝕率來評價,見表1、表2。
腐蝕率/(mm/a) | 評價 |
<0.05 | 優良 |
0.05~0.5 | 良好 |
0.5~1.5 | 可用,但腐蝕較重 |
>1.5 | 不適應,腐蝕嚴重 |
腐蝕等級 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
腐蝕率/ (mm/a) |
<0.001 | 0.001~ 0.005 |
0.005~ 0.01 |
0.01~ 0.05 |
0.05~ 0.1 |
0.1~ 0.5 |
0.5~ 1.0 |
1.0~ 5.0 |
5.0~ 10.0 |
>10.0 |
腐蝕性類別 | 完全耐腐蝕 | 很耐腐蝕 | 耐蝕 | 尚耐蝕 | 欠耐蝕 | 不耐蝕 |
按日本《配管》、《裝置用配管材料及其選定法》規定,見表3。
腐蝕率/(mm/a) | 評價 |
0.005 | 可充分使用 |
0.005~0.05 | 可使用 |
0.05~0.5 | 盡量不要使用 |
0.5以上 | 不使用 |
晶間腐蝕:局部地沿著結晶粒子邊界向深度方向腐蝕的形式稱晶間腐蝕。這種腐蝕,外表看不出腐蝕迹象,嚴重的晶間腐蝕可以穿過整個機體厚度。
産生晶間腐蝕的原因是由于沿晶界邊界析出碳化鉻Cr23C6或FeCr化合物-稱δ相,使晶介周圍貧鉻,在適合的腐蝕介質(産生晶間腐蝕的介質)中,就形成碳化鉻(陰極)-貧鉻區(陽極)電池,使晶界貧鉻區産生腐蝕。
由上述可看出晶間腐蝕是有條件的,其內因是必須有碳化鉻或δ相沿晶界析出,使晶界貧鉻。其外因是必須有腐蝕貧鉻區的介質,水和一些中性溶液並不腐蝕貧鉻區,所以即使存在貧鉻區也不會産生晶間腐蝕。如果晶界不貧鉻,即使有産生晶間腐蝕的介質也不會産生晶間腐蝕,所以産生晶間腐蝕的內因、外因缺一不可。
産生貧鉻區的原因:一是鋼水化學成分不合格,如碳高、鉻低或含钛、铌的不鏽鋼中,碳钛化或碳铌化不夠,二是熱處理工藝不正確或焊接、加工時加熱至碳化物析出溫度,而在900~400℃冷卻速度不夠快而析出碳化物造成貧鉻。
控制奧氏體不鏽鋼晶間腐蝕有三種方法:執行正確的熱處理工藝,將鋼加熱至1100℃水淬(急冷),使碳化物向固溶體中溶解;加人固定碳的元素钛或铌;采用含碳量(質量分數)≤0.03%的超低碳不鏽鋼。
奥氏体不锈钢作高温用钢。高温是指温度超过350℃以上,高温用钢是指在高温下具有较高强度的钢材,在石油化工装置,高温并伴有腐蚀性的场合,就必须使用既耐高温又耐腐蚀的材料,不锈钢18Cr-8 Ni~25Cr-20Ni的高温强度高,特别是18-8Ti、18-8Nb等合金元素影响更大。一般在没有耐腐蚀性问题的场合,在规定范围内,含碳量高的不锈钢,其高温强度也高,若在18-8钢中添加Mo、Nb、Ti、Mo可强化基体,Nb、Ti则形成碳化物,从而可改善高温强度,具体什么牌号的不锈钢最高使用温度是多少,可查GB/T 12224-2005《钢制閥門
一般要求》和ASME B16·34-2004《法兰、螺纹和焊接连接的閥門》标准中的压力一温度额定值表。
1.不鏽鋼鑄件
(1)中國 GB/T 12230-2005《通用閥門 不鏽鋼鑄件技術條件》規定了鑄鋼件的鋼種及化學元素質量分數,其熱處理規範、力學性能和許用應力。
(2)美國 ASTM A351/A351M-2006《承压件用奥氏体钢铸件规范》标准规定铸钢件的钢种及化学元素的质量分数、热处理规范、力学性能和许用应力。
2.不鏽鋼鍛件和棒材
(1)中國GB/T1220-2007《不鏽鋼棒》規定了不鏽鋼鍛件和棒材的鋼種及化學元素質量分數、力學性能和不鏽鋼棒或試樣的典型熱處理制度。
(2)美国ASTM A182/A182M-2008《高温用锻钢或轧制合金钢和不锈钢管法兰、锻制配件、閥門与零部件》标准规定的钢种及化学元素质量分数、力学性能、热处理规范、焊补要求、许用拉应力,许用弯曲应力和许用切应力。
減壓閥厂家-天沃,與您資料共享!