專利名稱：高壓臨氫碳鋼閥門鑄件制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄鋼行業(yè)，對(duì)高壓加氫裝置上系列碳鋼閥門鑄件毛坯的制造方法。應(yīng) 用該工藝能保證鑄件的質(zhì)量，提高碳鋼抗氫腐蝕性能。
背景技術(shù)：
高壓加氫裝置是煉油的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，是利用加氫技術(shù)提高質(zhì)量、能力、效益的。裝 置上的各種系列碳鋼閥門的臨氫零件，由于形狀復(fù)雜，大多數(shù)都是鑄鋼件。工況特性為臨 氫、高溫、高壓。并伴隨硫化氫的操作。臨氫是氫對(duì)金屬的腐蝕，原子氫和分子氫能部分地與 鋼中微裂紋或氣泡壁上的碳或碳化物反應(yīng)生成甲烷聚集于微隙中的甲烷空穴(裂紋源)。 普通的碳鋼鑄件上有較多的微裂紋、氣孔、夾渣、非金屬夾雜物。不能保證抗氫性能，高壓加 氫裝置系統(tǒng)一且因閥門泄漏易引發(fā)自燃爆炸惡性事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高壓臨氫碳鋼閥門鑄件制造工藝，消除碳鋼鑄件上有較 多的微裂紋、氣孔、夾渣、非金屬夾雜物，并使殘留的極少量夾雜物呈球狀。確保鑄鋼材質(zhì)符 合和超過(guò)相應(yīng)碳鋼ASTM標(biāo)準(zhǔn)要求。提高了產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)了抗氫性能，滿足臨氫、高溫、高 壓特殊工況下安全可靠使用的要求。本發(fā)明技術(shù)方案其主要流程為生產(chǎn)準(zhǔn)備——熔煉方式——成份控制——球化非 金屬夾雜物——凈化鋼水——澆注溫控——開箱清砂——熱處理——理化檢驗(yàn)——無(wú)損 檢測(cè)——缺陷焊補(bǔ)——研磨清理。各關(guān)鍵主要工序的內(nèi)容是1、生產(chǎn)準(zhǔn)備；選用低硫、低磷清潔無(wú)銹漬、光亮的08F或IOF廢鋼。添加元素用純 金屬。采用CO2水玻璃石英砂砂型；熔煉設(shè)備使用中頻爐加AOD精煉爐。2、熔煉方式中頻爐粗煉，造渣、扒渣。16300C 士20°C轉(zhuǎn)入AOD精練爐精煉。氬-氧 脫碳、加石灰石脫硫。進(jìn)行“四脫”，即脫碳、脫氧、脫硫、脫磷；“二去”即去氣體、去雜物；“二 調(diào)整”，即調(diào)整成分、調(diào)整溫度。3、成份控制；進(jìn)行化學(xué)成份檢測(cè)，碳鋼鑄件關(guān)鍵元素的控制C = O. 18-0. 22%, Ce =C+Mn/6+ (Cr+Mo+V)/5+ (Ni+Cu)/15 ( 0. 4%;有害元素的控制 S 彡 0. 015%;P ( 0. 020%； Pb彡0. 020% ；As彡0. 020% ；Se彡0. 020% ；N彡0. 015% ；其他化學(xué)元素按相對(duì)牌號(hào)的 ASTM標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。4、球化非金屬夾雜物；是指球化過(guò)程中加入鋼水總重量的0. 3-0. 4%的稀土硅鈣 合金，使非金屬夾雜物形態(tài)近似球狀。5、凈化鋼水；是指凈化過(guò)程中加入鋼水總重量的0. 3%的專用鋼水凈化劑，進(jìn)一 步造渣、脫氧、脫硫，使鋼水中的氧化物、硫化物上浮隨爐渣排出。6、澆注溫控；AOD爐出鋼溫度1580-1620°c，澆注溫度1550_1590°C。7、開箱清砂；開箱溫度為鑄件最厚處表面溫度< 200°C。8、熱處理；采用正火+回火處理，鑄件室溫進(jìn)爐，同爐號(hào)鑄件試棒、同批次、同一爐處理，重量小于5000kg。正火時(shí)升溫速度≤1200C /h，保溫溫度930°C，保溫大于4h，緩慢 空冷100°C /h時(shí)?；鼗饡r(shí)升溫速度≤1200C /h，保溫溫度680°C，保溫大于4h，緩慢空冷 ≤ 1000C /h 時(shí)。9、理化檢驗(yàn)主要進(jìn)行化學(xué)成份檢測(cè)；金相結(jié)構(gòu)和浸蝕試驗(yàn)；機(jī)械性能試驗(yàn)。10、無(wú)損檢測(cè)采用MT、PT、VT、RT檢測(cè)11、缺陷焊補(bǔ)消除表面缺陷時(shí)，壁厚小于最小厚度或表面裂紋深度大于0. 8mm時(shí) 鑄件報(bào)廢，不準(zhǔn)焊補(bǔ)。對(duì)于可焊補(bǔ)缺陷，補(bǔ)焊原則為不允許2次補(bǔ)焊；補(bǔ)焊面積不大于總 面積的3%。焊后必須進(jìn)行回火處理。12、研磨清理研磨表面應(yīng)光滑過(guò)渡，不得有劃痕、局部燒傷現(xiàn)象。本發(fā)明的積極效果是1、鑄件的金相結(jié)構(gòu)和浸漬試驗(yàn)；(1)無(wú)枝晶和柱狀組織；(2)非金屬夾帶物不低于ASTM E45標(biāo)準(zhǔn)；硫化物≤1級(jí)；硅酸鹽≤1. 5級(jí)；氧化鋁≤1級(jí)；球化氧化物≤1級(jí)；總級(jí)別數(shù)≤4級(jí)。(3)沒(méi)有條狀?yuàn)A渣和裂紋2、表面磁粉檢查不低于ASME E709標(biāo)準(zhǔn)要求；(1)無(wú)任何熱裂紋和冷裂紋。(2)任何線性顯示的長(zhǎng)度不大于2mm。(3)單個(gè)圓形缺陷的尺寸不大于4mm。(4)缺陷累積長(zhǎng)度在任何100X 100_的面積中不大于2_。3、鑄件承壓部件射線檢查不低于ASME B16. . 34標(biāo)準(zhǔn)要求(1)氣孔(A)不小于2級(jí)。(2)夾砂(B)不小于2級(jí)。(3)縮孔(CA、CB、CC、CD)不小于 2 級(jí)。(4)無(wú)熱裂紋和冷裂紋(D、E)。(5)無(wú)嵌入物。
具體實(shí)施例方式1、生產(chǎn)準(zhǔn)備；選用低硫、低磷清潔無(wú)銹漬、光亮的08F或IOF廢鋼。添加合金元素 用純金屬。采用CO2水玻璃石英砂砂型；熔煉設(shè)備使用中頻爐加AOD精煉爐。2、熔煉方式中頻爐粗煉，造渣、扒渣。16300C 士20°C轉(zhuǎn)入AOD精練爐精煉。氬-氧 脫碳、加石灰石脫硫。進(jìn)行“四脫”，即脫碳、脫氧、脫硫、脫磷；“二去”即去氣體、去雜物；“二 調(diào)整”，即調(diào)整成分、調(diào)整溫度。3、成份控制；進(jìn)行化學(xué)成份檢測(cè)，碳鋼鑄件關(guān)鍵元素的控制C = O. 18-0. 22%, Ce =C+Mn/6+ (Cr+Mo+V)/5+ (Ni+Cu)/15 ≤ 0. 4%;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% ；其他化學(xué)元素按相對(duì)牌號(hào)的 ASTM標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。4、球化非金屬夾雜物；是指球化過(guò)程中加入鋼水總重量的0. 3-0. 4%的稀土硅鈣合金，使非金屬夾雜物形態(tài)近似球狀。5、凈化鋼水；是指凈化過(guò)程中加入鋼水總重量的0. 3%的專用鋼水凈化劑，進(jìn)一 步造渣、脫氧、脫硫，使鋼水中的氧化物、硫化物上浮隨爐渣排出。6、澆注溫控；AOD爐出鋼溫度1580-1620°C，澆注溫度1550_1590°C。7、開箱清砂；開箱溫度為鑄件最厚處表面溫度< 200°C。8、熱處理；采用正火+回火處理，鑄件室溫進(jìn)爐，同爐號(hào)鑄件試棒、同批次、同一爐 處理，重量小于5000kg。正火時(shí)升溫速度彡120°C/h，保溫溫度930°C，保溫大于4h，緩慢 空冷100°C /h時(shí)?；鼗饡r(shí)升溫速度彡1200C /h，保溫溫度680°C，保溫大于4h，緩慢空冷 彡 IOO0C /h 時(shí)。9、理化檢驗(yàn)主要進(jìn)行化學(xué)成份檢測(cè)；金相結(jié)構(gòu)和浸蝕試驗(yàn)；機(jī)械性能試驗(yàn)。10、無(wú)損檢測(cè)采用MT、PT、VT、RT檢測(cè)11、缺陷焊補(bǔ)消除表面缺陷時(shí)，壁厚小于最小厚度或表面裂紋深度大于0. 8mm時(shí) 鑄件報(bào)廢，不準(zhǔn)焊補(bǔ)。對(duì)于可焊補(bǔ)缺陷，補(bǔ)焊原則為不允許2次補(bǔ)焊；補(bǔ)焊面積不大于總 面積的3%。焊后必須進(jìn)行回火處理。12、研磨清理研磨表面應(yīng)光滑過(guò)渡，不得有劃痕、局部燒傷現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.高壓臨氫碳鋼閥門鑄件制造工藝，其流程為生產(chǎn)準(zhǔn)備——熔煉方式——成份控 制一球化非金屬夾雜物一凈化鋼水一澆注溫控一開箱清砂一熱處理一理化 檢驗(yàn)一無(wú)損檢測(cè)一缺陷焊補(bǔ)一研磨清理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓臨氫碳鋼閥門鑄件制造工藝，其特征在于所述的成份 控制，是指進(jìn)行化學(xué)成份檢測(cè)時(shí)，碳鋼鑄件關(guān)鍵元素的控制C = O. 18-0. 22%，碳當(dāng)量Ce = C+Mn/6+ (Cr+Mo+V)/5+ (Ni+Cu)/15 ≤ 0. 4% ；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% ；其他化學(xué)元素按相對(duì)牌號(hào)的 ASTM標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓臨氫碳鋼閥門鑄件制造工藝，其特征在于所述的球化 非金屬夾雜物，是指球化過(guò)程中加入鋼水總重量的0. 3-0. 4%的稀土硅鈣合金，使非金屬夾 雜物形態(tài)近似成球狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓臨氫碳鋼閥門鑄件制造工藝，其特征在于所述的凈化 鋼水，是指凈化過(guò)程中加入鋼水總重量的0.3%的專用鋼水凈化劑，進(jìn)一步造渣、脫氧、脫 硫，使鋼水中的氧化物、硫化物上浮隨爐渣排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及鑄鋼行業(yè)，關(guān)于高壓臨氫碳鋼閥門鑄件制造工藝，應(yīng)用該工藝制造的產(chǎn)品，消除了碳鋼鑄件上較多的微裂紋、氣孔、夾渣、非金屬夾雜物，并使其極少量的夾雜物形態(tài)呈球狀。避免高壓加氫裝置系統(tǒng)一旦因閥門泄漏引發(fā)易燃易爆惡性事故；確保鑄鋼材質(zhì)符合和超過(guò)相應(yīng)碳鋼ASTM標(biāo)準(zhǔn)要求。提高了產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)了抗氫腐蝕性能，滿足了閥門在臨氫、高溫、高壓特殊工況下安全可靠使用的要求。
文檔編號(hào)C21C7/064GK102000807SQ20101050864
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者劉軍, 張玉銀, 徐小平, 陳德蘇 申請(qǐng)人:江蘇萬(wàn)恒鑄業(yè)有限公司