[发明专利]高压加氢阀门用碳素钢及制造方法

说明书

本发明的目的是为了解决目前缺少一种用于能够满足高压加氢工作环境的阀门材料的问题，提供一种高压加氢阀门用碳素钢及制造方法。一种高压加氢阀门用碳素钢，所述碳素钢按质量百分比计含有：C：0.18～0.23％，Si：0.30～0.55％，Mn：0.90～1.10％，S≤0.015％，P≤0.020％，Cr≤0.50％，Cu≤0.30％，Ni≤0.50％，Mo：≤0.20％，V：≤0.03％，Al：0.03～0.06％，余量为Fe和不可避免的杂质。

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，具体涉及一种高压加氢阀门用碳素钢及制造方法。

背景技术

随着石化工业的发展和对石油产品需求结构的变化，加氢工艺得到了快速发展和广泛应用。而作为加氢工艺中所用到的最重要的部件之一，加氢装置用阀门属于临氢、高温高压操作，且阀门内物料易燃易爆，因此加氢装置用阀门运行的安全性倍受关注。

由于高压环境且有氢类物料存在，加氢装置用阀门存在较高的腐蚀伤害，加氢装置中阀门的主要腐蚀形式有高温氢腐蚀、高温氢+高温硫化氢腐蚀、低温(湿) 硫化氢腐蚀和连多硫酸腐蚀等多种形式，加上氢气在高温下的渗透力极强，因此，一种能满足高压加氢工作环境的耐腐蚀材料，对阀门的质量起到至关重要的作用，而目前缺少相关的材料。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前缺少一种用于能够满足高压加氢工作环境的阀门材料的问题，提供一种高压加氢阀门用碳素钢及制造方法。

本发明针对高压加氢阀门用钢使用工况，开发生产高压加氢阀门用碳素钢，通过合理设计钢种成分，采用合理的制备方法，解决材料成分设计、性能、组织的问题，提供了一种可以满足临氢、高温、高压特殊工况下安全可靠使用的碳素钢。采用该碳素钢制备的阀门，能够胜任高压加氢的恶劣工作环境，为高压加氢工艺的顺利进行提供保障。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种高压加氢阀门用碳素钢，所述碳素钢按质量百分比计含有：C：0.18～0.23％，Si：0.30～0.55％，Mn：0.90～1.10％，S≤0.015％，P≤0.020％，Cr≤0.50％，Cu≤0.30％，Ni≤0.50％，Mo：≤0.20％，V：≤0.03％，Al：0.03～0.06％，余量为Fe和不可避免的杂质。

作为进一步的优选方案，所述碳素钢按质量百分比计含有：C：0.18～0.23％，Si：0.42～0.55％，Mn：0.90～1.10％，S≤0.015％，P≤0.020％，Cr≤0.50％，Cu≤0.30％，Ni≤0.50％，Mo：≤0.20％，V：≤0.03％，Al：0.03～0.06％，余量为Fe和不可避免的杂质。

C对钢的机械性能影响极为显著，对钢的心部强度影响很大，C的含量太低，强度达不到要求，而过高会使钢的塑性和韧性下降。为保证材料性能稳定控制碳含量在0.18～0.23％。

Mn是一种弱脱氧剂，适量的锰可有效提高钢材强度，消除硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，并改善钢材的冷脆倾向，同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。控制Mn含量在0.90～1.10％。

Si是钢中的基本元素，作为脱氧元素主要起降低钢种含氧量的作用，但Si会强烈提高渗层的淬透性，在渗碳过程中容易发生晶界氧化而形成黑色网状缺陷；随合金元素添加量的增加，钢的马氏体点下降，使淬火后渗层中含有大量残余奥氏，影响零件的疲劳性能及耐磨性，控制Si含量在0.30～0.55％。优选的控制Si含量在0.42～0.55％。硅的量不能太高，但是为了尽可能地降低含氧量，需要尽可能地平衡硅的含量。

S 为不可避免地混入到钢中的杂质元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，且对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。因此，S的含量控制在0.015%以下。