專利名稱：高壓臨氫不銹鋼閥門鑄件制造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及鑄鋼行業，對高壓臨氫裝置上不銹鋼閥門鑄件毛坯的制造方法。應用 該工藝能保證鑄件的質量，提高不銹鋼抗氫腐蝕性能。
背景技術：
高壓加氫裝置是煉油的重點和熱點，是利用加氫技術提高質量、能力、效益的。裝 置上的各種不銹鋼閥門的臨氫零件，由于形狀復雜，大多數都是鑄鋼件。工況特性為臨氫、 高溫、高壓，并伴隨硫化氫的操作。臨氫環境中氫對金屬的腐蝕，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生成甲烷聚集于微隙中的甲烷空穴(裂紋 源)。普通的不銹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，高壓加氫裝置系統中閥門一且泄漏易引發自燃爆炸惡性事故。

發明內容
本發明的目的是提供一種高壓臨氫不銹鋼閥門鑄件制造工藝，消除不銹鋼鑄件上 有較多的微裂紋、氣孔、夾渣、非金屬夾雜物，并使其極少量殘留的夾雜物形態呈球狀。確保 鑄鋼材質符合和超過相應碳鋼ASTM標準要求。提高了產品質量，增強了抗氫性能，滿足臨 氫、高溫、高壓特殊工況下安全可靠使用的要求。本發明技術方案其流程為生產準備——熔煉方式——成份控制——鐵素體控 制——球化非金屬夾雜物——凈化鋼水——澆注溫控——開箱清砂——熱處理——拋丸 整理——理化檢驗——無損檢測——缺陷焊補——研磨清理——酸洗鈍化。各關鍵工序的 內容是1、生產準備；選用304不銹鋼廢鋼。添加元素用純金屬。采用CO2水玻璃石英砂 砂型；熔煉設備使用中頻爐加AOD精煉爐。2、熔煉方式中頻爐粗煉，造渣、扒渣。16300C 士20°C轉入AOD精煉爐精煉。氬-氧 脫碳、加石灰石脫硫。進行“四脫”即脫碳、脫氧、脫硫、脫磷“二去”即去氣體、去雜物“二調 整”即調整成分、調整溫度。3、成份控制；進行化學成份檢測時，不銹鋼鑄件關鍵元素的控制C < 0. 06%，有 害元素的控制 S 彡 0. 015% ；P 彡 0. 020% ；Pb 彡 0. 020% ；As 彡 0. 020% ；Se 彡 0. 020% ； N^O. 015% ；其他化學元素按相對牌號的ASTM標準要求執行。4、鐵素體控制調整鋼水中Cr、Ni元素成分的含量，按鉻當量CrE、鎳當量NiE的比 例來控制鐵素體含量在5-12%之間。5、球化非金屬夾雜物；是指球化過程中加入鋼水總重量的0. 3%的稀土精煉合 金，使非夾雜物形態近似成球狀。6、凈化鋼水；是指凈化過程中加入鋼水總重量的0. 3%的鋼水凈化劑，進一步造 渣、脫氧、脫硫，使鋼水中的氧化物、硫化物上浮隨爐渣排出。7、澆注溫控；AOD爐出鋼溫度1580-1620°c，澆注溫度1550_1590°C。
8、開箱清砂；開箱溫度為鑄件最厚處表面溫度< 200°C，方可清砂出鑄件。9、熱處理；采用固溶+穩定化處理，鑄件室溫進爐，同爐號鑄件試棒、同批次、同一 爐處理，重量小于5000kg。固溶升溫速度彡1200C /h，保溫溫度1080-1100°C，保溫大于4h， 入水溫度彡40°C，入水時間小于40S。穩定化時升溫速度彡120°C /h,保溫溫度890°C，保溫 大于4h，緩慢空冷< 100°C /h時。10、拋丸整理用不銹鋼拋丸子，搬運時不得與碳鋼接觸。防鐵污染。11、理化檢驗主要進行化學成份檢測；金相結構和浸蝕試驗；晶間腐蝕試驗；機 械性能試驗。12、無損檢測采用PT、VT、RT三種檢測方法。13、缺陷焊補消除表面缺陷時，壁厚小于最小厚度或表面裂紋深度大于0. 8mm時 鑄件報廢，不準焊補。對于可焊補的缺陷，補焊原則為不允許2次補焊；補焊面積不大于 總面積的3%。焊后必須進行穩定化處理。14、研磨清理研磨表面應光滑過渡，不得有劃痕、局部燒傷現象。研磨片必須用鋁 基砂輪片。15、酸洗鈍化先酸洗后再鈍化。酸洗液配方為30%工業鹽酸+10%工業硝酸 +10%氫氟酸+0.5%烏洛托平+1%尿素，其余是水。鈍化液配方為14%工業鹽酸+7%氫 氟酸+0. 5%烏洛托平+1%尿素，其余是水。本發明的積極效果是1、鑄件的金相結構和浸漬試驗；(1)無枝晶和柱狀組織；(2)非金屬夾帶物不低于ASTM E45標準；硫化物< 1級；硅酸鹽< 1. 5級；氧化鋁< 1級；球化氧化物< 1級；總級別數< 4級。(3)沒有條狀夾渣和裂紋2、表面滲透檢查不低于ASME E165標準要求；(1)無任何熱裂紋和冷裂紋。(2)任何線性顯示的長度不大于2mm。(3)單個圓形缺陷的尺寸不大于4mm。(4)缺陷累積長度在任何100X IOOmm的面積中不大于2mm。3、鑄件承壓部分射線檢查不低于ASME B16. . 34標準要求(1)氣孔(A)不小于2級。(2)夾砂(B)不小于2級。(3)縮孑L (CA、CB、CC、CD)不小于 2 級。(4)無熱裂紋和冷裂紋(D、E)。(5)無嵌入物。4、經計算或用鐵素體含量檢測儀測定鐵素體含量在5-12%之間。
具體實施例方式1、生產準備；選用304不銹鋼廢鋼。添加元素用純金屬。采用CO2水玻璃石英砂砂型；熔煉設備使用中頻爐加AOD精煉爐。2、熔煉方式中頻爐粗煉，造渣、扒渣。16300C 士20°C轉入AOD精煉爐精煉。氬-氧 脫碳、加石灰石脫硫。進行“四脫”即脫碳、脫氧、脫硫、脫磷“二去”即去氣體、去雜物“二調 整”即調整成分、調整溫度。3、成份控制；進行化學成份檢測時，不銹鋼鑄件關鍵元素的控制C < 0. 06%，有 害元素的控制 S 彡 0. 015% ；P 彡 0. 020% ；Pb 彡 0. 020% ；As 彡 0. 020% ；Se 彡 0. 020% ； N^O. 015% ；其他化學元素按相對牌號的ASTM標準要求執行。4、鐵素體控制調整鋼水中Cr、Ni元素成分的含量，按鉻當量CrE、鎳當量NiE的比 例來控制鐵素體含量在5-12%之間。5、球化非金屬夾雜物；是指球化過程中加入鋼水總重量的0. 3%的稀土精煉合 金，使非夾雜物形態近似成球狀。6、凈化鋼水；是指凈化過程中加入鋼水總重量的0. 3%的鋼水凈化劑，進一步造 渣、脫氧、脫硫，使鋼水中的氧化物、硫化物上浮隨爐渣排出。7、澆注溫控；AOD爐出鋼溫度1580-1620°C，澆注溫度1550_1590°C。8、開箱清砂；開箱溫度為鑄件最厚處表面溫度< 200°C，方可清砂出鑄件。9、熱處理；采用固溶+穩定化處理，鑄件室溫進爐，同爐號鑄件試棒、同批次、同一 爐處理，重量小于5000kg。固溶升溫速度彡1200C /h，保溫溫度1080-1100°C，保溫大于4h， 入水溫度彡40°C，入水時間小于40S。穩定化時升溫速度彡120°C /h,保溫溫度890°C，保溫 大于4h，緩慢空冷< 100°C /h時。10、拋丸整理用不銹鋼拋丸子，搬運時不得與碳鋼接觸。防鐵污染。211、理化檢驗主要進行化學成份檢測；金相結構和浸蝕試驗；晶間腐蝕試驗；機 械性能試驗。12、無損檢測采用PT、VT、RT三種檢測方法。13、缺陷焊補消除表面缺陷時，壁厚小于最小厚度或表面裂紋深度大于0. 8mm時 鑄件報廢，不準焊補。對于可焊補的缺陷，補焊原則為不允許2次補焊；補焊面積不大于 總面積的3%。焊后必須進行穩定化處理。14、研磨清理研磨表面應光滑過渡，不得有劃痕、局部燒傷現象。研磨片必須用鋁 基砂輪片。15、酸洗鈍化先酸洗后再鈍化。酸洗液配方為30%工業鹽酸+10%工業硝酸 +10%氫氟酸+0.5%烏洛托平+1%尿素，其余是水。鈍化液配方為14%工業鹽酸+7%氫 氟酸+0. 5%烏洛托平+1%尿素，其余是水。
權利要求
高壓臨氫不銹鋼閥門鑄件制造工藝，其流程為生產準備——熔煉方式——成份控制——鐵素體控制——球化非金屬夾雜物——凈化鋼水——澆注溫控——開箱清砂——熱處理——拋丸整理——理化檢驗——無損檢測——缺陷焊補——研磨清理——酸洗鈍化。
2.根據權利要求1所述的高壓臨氫不銹鋼閥門鑄件制造工藝，其特征在于所述的成 份控制，是指進行化學成份檢測時，不銹鋼鑄件關鍵元素的控制C ( 0. 06%，有害元素的控 制 S 彡 0. 015% ；P 彡 0. 020% ；Pb 彡 0. 020% ；As 彡 0. 020% ；Se 彡 0. 020% ；N 彡 0. 015% ； 其他化學元素按不銹鋼相對牌號的ASTM標準要求執行。
3.根據權利要求1所述的高壓臨氫不銹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，是指球化過程中加入鋼水總重量的0. 3%的稀土硅鈣合金，使非金屬夾雜 物形態近似成球狀。
4.根據權利要求1所述的高壓臨氫不銹鋼閥門鑄件制造工藝，其特征在于所述的凈 化鋼水，是指凈化過程中加入鋼水總重量的0. 3%的專用鋼水凈化劑，進一步造渣、脫氧、脫 硫，使鋼水中的氧化物、硫化物上浮隨爐渣排出。
5.根據權利要求1所述的高壓臨氫不銹鋼閥門鑄件制造工藝，其特征在于所述的鐵 素體控制，調整鋼水中Cr、M元素成分的含量，按鉻當量CrE、鎳當的比例來控制鐵素 體含量在5-12%之間。
全文摘要
本發明涉及鑄鋼行業，關于高壓臨氫不銹鋼閥門鑄件制造工藝，應用該工藝制造的產品，消除了不銹鋼閥門鑄件上較多的微裂紋、氣孔、夾渣及非金屬夾雜物，并使其極少量的夾雜物形態呈球狀。可承受工作溫度為300-500℃，工作壓力為30-70MPa。避免高壓加氫裝置系統因閥門一旦泄漏引發自燃爆炸惡性事故；確保鑄鋼材質符合和超過相應不銹鋼ASTM標準要求。提高了產品質量，增強了抗氫腐蝕性能，滿足了不銹鋼閥門在臨氫、高溫、高壓特殊工況下安全可靠使用的要求。
文檔編號C21C7/00GK101956121SQ20101050863
公開日2011年1月26日 申請日期2010年10月13日 優先權日2010年10月13日
發明者劉軍, 張玉銀, 徐小平, 陳德蘇 申請人:江蘇萬恒鑄業有限公司