耐H_2S腐蚀的稀土合金钢_09Cr2AlMoRE_.docx

耐 H2 S 腐蚀的稀土合金钢 (09Cr2AlMoRE)束润涛 朱启鹏湖北长江石化设备制造厂 (湖北省洪湖市 433226)章晓浒 卜华金 陆戴丁 徐鹏程合肥通用机械研究所 ( 耐 H2 S 腐蚀的稀土合金钢 (09Cr2AlMoRE) 束润涛 朱启鹏 湖北长江石化设备制造厂 (湖北省洪湖市 433226) 章晓浒 卜华金 陆戴丁 徐鹏程 合肥通用机械研究所 (安徽省合肥市 230031) 冉高举 荆门石化总厂防腐蚀研究所 (湖北省荆门市 448039) 摘要 :在原抗 H2 S 应力腐蚀专用钢 12Cr2AlMoV 的基础上进行元素优化 ,用稀土 ( RE) 元素代替钒 (V) ,同 时降 低 C、S、P 的 含 量 , 制 得 的 稀 土 合 金 钢 09Cr2AlMoRE 的 冲 击 韧 性 、焊 接 性 能 和 耐 腐 蚀 性 能 明 显 优 于 12Cr2AlMoV ,经 720 小时 H2 S 恒载应力腐蚀试验 ,09Cr2AlMoRE 基体及焊缝的恒负荷拉伸应力腐蚀试验临界拉 伸断裂应力σth分别为 0. 75σs 和 0. 70σs ,远高于美国腐蚀工程师协会 NACE MRO175 - 97 中规定的σth ≥0. 45σs 的要求 ,适合在 H2 S 腐蚀环境中应用 。 关键词 :耐腐蚀 稀土合金钢 试验 研究 由于钢材的化学成分中有元素钒 (V) ,使钢材在焊 接时产生冷裂纹的倾向较大 ,同时原钢材中碳含量 较高 ,对钢材的耐蚀性能和焊接性能均不利 。 为了提高钢材的耐蚀性能和改善焊接加工性 能 ,在降低 C 、S 、P 含量的情况下 ,新钢种提出用稀 土代替钒的优选方案 。用稀土代替钒是因为稀土 具有钒在低合金钢中的所有优点 ,即 :能细化晶粒 , 改善钢的加工性能 ,提高钢的回火稳定性和抗高温 蠕变能力 。同时稀土在炼钢和焊接时均能起脱氧 和脱硫的作用 ,并改变钢中夹杂物的形态 ,使条形 夹杂物变为球形夹杂物 ,对耐硫化物应力腐蚀 ( SS2 CC) 和 氢 鼓 泡 ( HB ) 是 有 益 的 。09Cr2AlM0 RE 钢 的 化学成分见表 1 所示 。 国内 1999 年的石油加工量已接近 2 亿吨 ,其 中 5000 多万吨为进口中东含硫原油 。同时 , 国内 中东部油田基本已进入后期开采阶段 ,其腐蚀性也 逐年加剧 。为了解决 H2 S 应力腐蚀问题 , 1999 年 湖 北 长 江 石 化 设 备 制 造 厂 提 出 课 题 : 在 12Cr2AlMoV 的基础上 ,用稀土 ( RE) 代替钒 (V) ,以 改善钢材的焊接性能和使用性能 。目前 ,稀土合金 钢 (09Cr2AlMoRE) 已批量生产 ,用稀土合金钢生产 的产品已得到大量推广应用 ,09Cr2AlMoRE 钢的各 种性能指标均超过 12Cr2AlMoV 。 1 09Cr2AlMoRE 钢的主要性能 1 . 1 化学成分 虽然 12Cr2AlMoV 具有较成熟的使用经验 ,但 表 1 09Cr2AlMoRE 的化学成分 % RE( 加入量) C Si Mn Cr Al Mo S P ≤0 . 10 0 . 20～0 . 50 0 . 30～0 . 90 2 . 00～2 . 30 0. 30～0 . 70 0 . 30～0 . 50 见企标 ≤0 . 015 ≤0 . 020 表 2 09Cr2AlMoRE 的机械性能 由于板材所要求的机械性能比管材要高 ,故钢 中 Mn 的含量比管材稍高 ( 取上限) ,但并不影响其 抗腐蚀性能 。 1 . 2 机械性能 (见表 2) σs/ MPa σb/ MPa δ5/ % 09Cr2AlMoRE 锻件 管材 板材 ≥300 ≥250 ≥300 450～600 400～550 490～620 ≥21 ≥25 ≥21 ·22 ·石油化工腐蚀与防护第 18 卷1 . 3 09Cr2AlMoRE 的比较试验1 . 3 . 1 力学性能试验 (见表 3)试 验 结 果 表 明 : 09Cr2AlMoRE 比 12Cr2AlMoV 钢强度低 ,韧性高 。 ·22 · 石油化工腐蚀与防护 第 18 卷 1 . 3 09Cr2AlMoRE 的比较试验 1 . 3 . 1 力学性能试验 (见表 3) 试 验 结 果 表 明 : 09Cr2AlMoRE 比 12Cr2AlMoV 钢强度低 ,韧性高 。由于稀土合金化的作用 ,使冲 击韧性 更 为 显 著 。09Cr2AlMoRE 在 常 温 ( 20 ℃) 和 低 温 ( - 20 ℃) 状 态 下 , 其 冲 击 韧 性 ( AKV ) 比 12Cr2AlMoV 提高 40 %以上 。冲击功性能的提高有 利