抗硫耐蚀炼油石化阀门材料选择-ag亚博网站

抗硫耐蚀炼油石化阀门材料选择zgcr5mo和zgcr9mo阀门随之晶格缺陷多的feo层的厚度减小，cr也扩散到相邻的fe3o4层中，使相邻的fe3o4层增长变厚，并进而在此层中形成混合尖晶石feo(fe1-x、crx)2o3，乃至含铬铁素体的置换固溶体经长时间加热时，fe3o4层即完全转变为混合尖晶石，zui外层的fe2o3也转变为置换型固溶体(fe1-xcrx)2o3，因此形成了组织致密的具有良好保护作用的合金氧化膜.从而提高了合金钢的抗氧化性。zgcr5mo和zgcr9mo中的cr和mo为强碳化物形成元素，它们与c形成合金渗碳体或特殊碳化物，如fe3mo3c或mo2c等。这类钢在淬火和高温回火时，即析出mo2c等碳化物，它的质点很细小，且不易聚集长大，由其造成的沉淀强化使钢保持较高的蠕变强度。当钢中含cr、mo、w等并溶于α相中时，能显著提高基体的蠕变强度，其中以mo和w的效果为显著，它们能阻止α相的再结晶，起着固溶强化的作用。

在化学元素周期表中，o和s同属via族，其化学性质相近似，钢的硫化从广义上讲与氧化机理是一致的，其区别是硫化物比氧化物熔点低，晶格缺位多，保护性差，硫化速度比氧化快1~2个数量级。所以，改善钢抗氧化性的有效台金元素如cr、si、a1同时也是改善钢抗硫化的有效元素。

通过对不同含cr量钢所作的x射线结构分析表明，硫化皮中亦存在尖晶石型硫化物fecr2s4，其含量亦随cr含量的增加而增加。含cr≥5%的钢已具有fecr2s4尖晶石型硫化物，固此含cr≥5%的钢才具有较好的抗硫化性能(图1)而wc6(cr1mo0.5)和wc9(cr2.5mo1)因含cr较低，不宜用于抗s阀门，只能应用于介质为水和蒸汽等工况中。

cr还提高钢的抗h腐蚀性能。因为cr是强烈的碳化物形成元素，它与钢中的c结合成稳定的碳化物，使c固定在碳化物内，因此在高温下c不能与介质中的h发生形成甲烷的反应，所以使钢显示了抗h腐蚀的性能，铬钼钢中的mo亦是碳化物形成元素，因而也提高钢的抗氢蚀性能。

2.3 抗硫耐蚀炼油石化阀门材料选择mo的作用

含4%~6%cr(无mo)的钢约从1927年开始用于制造加热炉管，这种钢具有优良的高温强度和韧性，及优良的耐h2s和硫化物腐蚀的性能，但在停止运行后的冷却状态下，因回火脆性会引起脆裂。mo在铁碳合金中是一个有效的高温强化剂，于是采用了加0.5%mo补充台金化，控制了这种脆性，同时加mo后的钢蠕变强度也提高了2.5倍以上。

阀门的选择原则有三个首先是安全原则，阀门的密封性
必须符合介质的要求，内漏符合标准，不允许外漏其次是响应、控制，能实现工艺的调节、控制要求zui后是经济性，非特种工艺中，能满足e进条件的阀n往往具有多选性，这时，我们会选择成本较低的产品。
   石化生产的特点是规模大，危险性高，装置检修周期长。石化企业，尤其是炼油化工体化企业的产业链较长，如果发生装置非正常停车事件，往往会影响整个公司的物料平衡，上游到下游的装置都得停车，会造成非常大的损失。所以石化生严过程对阀门的可靠性要求特别高，要求工艺阀门靛在苛刻工况下安全、稳定、长周期运行。

   近年来，炼油深加工技术发展很陕，原油的来源也日蔷广泛，操作条件向着高温、高压、腐蚀性强的方向发展，对耐高温、耐磨、抗氢腐蚀、耐氢氟酸腐蚀和抗硫阀门的需求量进步增加。特别对阀门的高温抗硫性能要求较高。
   就阀门密封材料而言，金属硬密封和柔性软密封相互补充，软密封的密封性相对较好，但不耐高温和磨蚀、使用寿命短。硬密封耐磨损、使用寿命长，但是密封性相对比软密封差，成本高。
   一般情况下，在不同的工z，可以通过软密封阀门和硬密封阀门的变换选择米得到经济技术平衡斛决万寨。但我们也确实遇到过个案子，虽然连续运行温度只有130。c一150。c，但工艺介质中氯离子浓度高达30%以上，且含有4%的硬度固体颗粒，常规硬密封阀门和圭文密封金属阀门都无法满足要求。
 在该工艺中，在顶目可承受的成本范围内，即使采用耐腐蚀的衬聚四氟乙烯材料的阀门和内衬陶瓷的阀门，也无法同时解决腐蚀和磨损两个难题。所以，问题的解决就回到了工艺的根本，工艺的进步会促进阀门技术的进步，而阀门应用的经济技术困境，也会促进对非环保型劣质技术的淘汰。
   是阎体渗漏，主要是阀体有砂眼或裂纹或阀体补焊时拉裂，单纯的冷态试验往往不能检验出某些内部缺陷。从实际发生的问题上看，操作温度高于200。c时，阀体铸造缺陷才能够暴露出来。
   二是密封问题。阀门的密封性是衡量阀门功能和质量的重要指标。阀门内潺问题严重威胁着装置的正常运行．而且运行中的阀门又很难发现是否有内漏，各石化企业使用的各种阀门不同程度地存在着内漏问题。奠原因有阀板、阔座的密封面材质不符合使用要求，加工精度不够，闸阀的润板、阀座的楔角不匹配、密封面宽窄不，吻合度差，闸板不到位，关不死等因素。石化行业有严格的管理体系，不允许阀门带病在装置上运行，开车z前，就篷够解决外漏的问题，所以润门的内漏是目前石化行业存在的主要问题。
   三是阀杆转动不灵活或卡死，其主要原因有填料压得过紧填利装八填料箱时不合规范阀杆与阀杆衬套采用同种材料或材料选择不当阀杆与衬套的间隙不够橱杆发生弯曲螺纹表面粗糙度不合要求等。
   阀门使用过程中出现盐障有毹造原因，也有安装和使用原园，所以建议业主在单元装置内要尽景减少采购阀门品牌的数量，减少管理难度。石化行业中的企业往往会有自己的闭门供应商名单，以规范供应耷质量，降低客户日常维护管理成本。
   新技术和新工艺出现，对阀门的功能、性能和安全性要求也会更高，这种变化会直存在。
   用户对阀门需求主要向大型化、高参数化、自动化和成套化方向发展，要求阀门质量水平高，密封可靠，寿命长。
   随着石化工业发展和技术进步的要求，高参数通用阀门需求增多，妇高温阀门使用温度达到500。c~ 900口c低温阀门使用温度达到-40nc~ -1980c，高压阀门使用压力达到30mpa- 50mpa特别是易燃易爆、强腐蚀、有毒介质等，对糯门使用的安全性、功能的可靠性以及使用寿命等万面提出了更高更严格的要求。

3 钢的耐硫化性能

图2是碳钢、铬五钼、铬九钼和不锈耐蚀钢在含1.5%s的原油中耐蚀性对照比较图。从中可以看出，在含1.5%s的原油中，s腐蚀zui严重的温度约370℃，耐蚀性的是18-8不锈钢，其次是cr9mo，再之是cr5mo，碳钢耐蚀性zui差。因此在要求比cr5mo有更好的耐蚀性时，阀门和管件要选用cr9mo和不锈钢或超低碳不锈钢。当然选用cr5m0或cr9mo和不锈钢还要考虑材料价格等综合因素。从抗氧化、抗硫化和材料工艺性能及材料成本等方面综合评价，炼油厂和石油化工厂使用zui多的还是cr5mo。

4 制造难点

zgcr5mo和zgcr9mo阀门的制造难点主要是铸造，其次是焊接。因为在低、中合金钢中，cr显著提高了钢的脆性转变温度，降低了钢的低温韧性，增加了缩孔体积，并促进树枝状粗晶的形成，从而降低了钢的导热性，使铸件裂纹倾向增大。控制阀、减压阀和安全阀阀门产品的研发和制造中，不能脱离使用者的需求夏化，阀门设计制造应该鼓励创新，大胆使用新技术、新材料、新工艺。
   阀门的选型是个zui基础的工作，选型不当，就是一个隐患，会直接导致应用中的功能失效，产生安全事故。
   作为工程设计人员，在选型方面与直接用户的角度不太样。对用户来讲，可能更关注日常维护，从工程i几计来讲还必须关注阀门在开车、停车、泄放等工况下的有效性和安全性。阀门的选择要覆盖到zui苛刻的工况．比如一套1 0万吨／年生产能力的装置，阀门控制性能不仅要满足正常操作工况的
要求，同时必须要满足操作上限和操作下e目正常运行的需要，即要满足装置产能1 2万吨，年和6万吨／年的产靛要求。
 只有深刻知道阀门在工艺生产中会遇到何种工况，才会全面若虑阀门对工艺的适应性，而对工艺设计的参数越，阀门的选择成本越慨。  也就是说，阀门选型不仅要关注技术问题，还要遵循经济性原则，不盲目扩大安全成本。例如，去年我们在一个石化设计项目中，用压力降小、具有较好的流量控特性低成本的蝶阀取代了业内直使用的球阀，为业主节约阀门采购成本三百多
 中国阀门国产化，历来都是艰巨而任重道远的。尽管，经多年的努力，中国阀门国产化已经取得了可喜进展，但在其系列成套万面、特殊工况配套方面还存在一定差距。如高参数、环保、节能阀门还多依赖于进口。

 在我公司承担的石化项目中，手动阀门现在基本上已经国产化，自动阀门方面，石化产业链前端的种阀门国产化率很低，90%以上仍为进口阀门。但是在化工方面，国产化率比较高，占50y0以上，精细化工方面，国产化率能够达到90%以上。
   石化企业是阀门的主要用户之一，使用置约占阀门总产量的40cyo~ 50yo，而国产阀门的质量在定程度上制约着其在石化行业的广泛应用，有些从国外进口的阀门并非国内没有此娄产品，而是在产品质量、产品供货能力、售前厦ag亚博网站的售后服务等方而还有一定差距。为使通用阀门满足石化行业所需，国内阀门生产企业必须
   首先是要加大研发力度，增加阀门研发的人力和物力投人。目前阀门行业普遍存在的问题的是研发力度币够，大部分阀门企业满足于低成本低档次的阀门复制生产，缺乏与新工
艺、新技术相结合的阀门生产技术研发。导致国内阀门国产化率较低。
 其次是加强生产中的质量管理，提高设计、制造、检验和装配水平，保证标准、规范、制造工艺能得到严格执行。从整体上提高阀门技术水平和质量水平。
 zui后是要广泛加强信息交流，加强供需烈方的相互了解，使产品生产对路。建议阀门厂与石化讯№的设计、施工厦建设单位共同进行技术合作，就目前阀门的生产技术、管理、标准等共同性的问题进行探讨，提出改进的措施，从而提高阀门的产品质量。提高阀门质量是一项系统工程，需要有关的设计、制造和用户单位通力合作，改进已有产品，开发研制新产品，为我国石化工业的发展做出贡献。

 石化行业具有易燃易爆、有毒有害、高温高压等特点，危险性，旦事故发生，导致的后果极其严重，正如马总所强调的安全是石化行业的首要问题。确保阀门产品安全无误地运行，方面阀门本身质量要有所保证，另方面还需要用户进行规范操作。一个不可争议的事实是石化行业些重要的苛刻工况大部分迁是采用进口阀门严品，国产品牌无法替代。因此，在关键阀门国产化的道路上，中国本土阀门企业任重而道远。

zgcr5mo和zgcr9mo易产生裂纹，还由于它属于马氏体型组织，它由奥氏体转变为马氏体时，铸件的内外层中的奥氏体分解不是同时进行。对于一定厚度的铸件外层，冷却速度比内层大，奥氏体的分解首先开始，随之继续冷却由于温度的降低导致收缩，与此同时相邻的内层，由于发生奥氏体向马氏体的转变，奥氏体的比容小(0.122~0.125)，马氏体的比容大(0.127~0.130)，伴随而来的金属体积增大，内层相应产生膨胀，使外层金属产生应力，即相变应力。当金属的塑性不足以抵抗内层金属应力时，裂纹就不可避免地产生了。温差越大，产生的应力也就越大。在铸件切割浇遭、冒口、焊补和焊接时，金属的局部温度过热，在铸件上造成极大的温差，同样会产生裂纹，即热应力裂纹。

世界上工业发达国家都有zgcr5mo的国家或部门标准(表1)，但我国的zgcr5mo等cr-mo系列高温钢没有相应的标准。我国轧材有1cr5mo标准(表2和表3)，但不完全适合于铸造。因此按什么标准生产是各生产厂家必须解决的问题。

cr-mo铸钢的热处理(包括铸件热处理和焊接时热处理)，特别是铸钢件的热处理要反复进行，如铸件切割前和切割后的处理，入库前的综合处理等。由于cr-mo铸钢件热处理工艺复杂，对热处理温度十分敏感.因此热处理操作时必须严格执行工艺，一般铸钢件热处理炉难以保证，只有烧煤气、天然气或液化石油气的热处理炉才可达到要求。

5 结语

zgcr5mo在高温状态下具有抗氧化、硫化和氢化性能，是炼油厂和石油化工厂加工高含硫原油设备主要选用的耐蚀材料之一，可保证设备安全、稳定和长期运行。