[发明专利]一种高压加氢脱硫装置阀门用CF8C材质热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材的热处理工艺，特别涉及一种高压加氢脱硫装置阀门用CF8C材质热处理工艺。

背景技术

刚开采的原油有大量的夹杂物，硫含量通常高于10～14％。传统的炼油技术不能有效地提纯石油中的杂质，特别是有害气体S,会导致人们在使用石油产品时有害气体的大量排放，由此带来的环境灾害已成为全球性的难题。为减少有害气体的排放，还人类以绿色环保的生存空间，对原油采用加氢脱硫工艺进行提纯处理是目前国际公认的先进炼油技术，可大大改善油品质量和纯度。加氢脱硫工艺就是原料油在高温(400℃-500℃)和高压(20MPa-42MPa)环境下加入氢、硫化氢等催化剂，经过一系列的化学反应，去除原料油中的硫、氮、非金属夹杂质物，提高石油产品纯度。

阀门是该加氢脱硫装置中最重要和关键的零部件，直接影响工程的可靠性和安全性，由于以上恶劣的工况，对阀门的质量和可靠性提出了很高的要求，尤其对阀门铸件的材质要求：耐腐蚀、耐高温、耐高压，抗氢脆，防气孔和泄漏，高性能铸件是实现高压加氢装置及阀门实现国产化的主要瓶颈，优良的热处理工艺，是优良材质开发的基本保障。高压加氢阀门铸件属于以国代进产品，在国内属于新兴行业，各企业所采取的的生产方法有所不同，其中热处理工艺直接影响产品性能。对于热处理工艺的改进是目前阀门生产的难点。

高压加氢装置承压用奥氏体CF8C钢种合金含量较高，合金相种类较多，相转变复杂，对组织与性能的影响敏感。产品组织为奥氏体+铁素体组织，其中铁素体含量应控制在5-12％,这对加氢铸件热处理工艺控制提出了较大的挑战。该材质化学成分需满足如下要求：

产品力学性能要求：

Rm/MPaRe/MPaA/％≥485≥205≥30

该产品主要应用工况：温度范围：400-500℃；压力范围：20-42MPa；流通介质：油品+氢气+硫化氢+其它杂质。

常规CF8C材质热处理工艺如图1所示，具体过程如下：快速升温至950-1000℃，保温1小时，快速升温至1080±10℃，按铸件每25mm厚度保温1小时计算保温时间，保温时间不小于2小时，最后出炉水冷。采用常规热处理工艺制得的CF8C金相结构图见图2，从图2中可以看出，该金相呈现出网状结构，且铁素体含量比较高，接近或超过20％，无法满足高压加氢装置的工况使用。

发明内容

本发明提供一种高压加氢脱硫装置阀门用CF8C材质热处理工艺，该热处理工艺得到的CF8C材质具有良好的机械性能，可满足加氢脱硫高温(400℃-500℃)和高压(20MPa-42MPa)工况下使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高压加氢脱硫装置阀门用CF8C材质热处理工艺，该工艺依次包括固溶热处理和稳定化处理两个步骤，a、固溶热处理：为有效避免偏析相的产生，将成型的铸件升温至940±10℃，保温1.5小时，采用全功率升温速度快速升温至1095±10℃进行保温，保温时间按铸件壁厚每22mm保温1小时计算，保温时间不小于4小时，然后快速水冷，使铸件的温度冷却至150℃以下；b、稳定化处理：冷却至150℃以下的铸件，采用全功率升温速度快速升温至870-940℃范围内，保温5小时后出炉快速水冷，完成热处理工艺。本发明在固溶热处理后，再重新加热到870-940℃，保温5小时，再采用快速冷却技术，以阻止碳化铬的析出，有效改善了钢在高温环境下的抗晶间腐蚀能力。

所述的全功率升温是指将热处理炉以最大功率进行升温，从而使铸件升温速度达到最大。全功率升温的目的是为了尽可能缩短升温时间。

作为优选，步骤b中，升温终点温度控制在930±10℃范围内。