[发明专利]一种耐硫化物应力腐蚀的马氏体不锈钢材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐硫化物应力腐蚀的马氏体不锈钢材料及其制备方法，其中，马氏体不锈钢材料以重量百分比计，其化学成分为：C：0.03～0.045％，Si：0～0.6％，Mn：0～0.8％，P：0～0.02％，S：0～0.005％，Cr：15.0～17.0％，Ni：4.0～5.0％，Mo：0～0.15％，Cu：0～0.15％，V：0～0.08％，Al：0～0.04％，N：0.02～0.05％，Ti:0～0.015％,其余为Fe和不可避免的杂质。本发明通过控制材料中主要成分的含量，尤其是铬、镍、氮元素含量，进而控制铬当量、镍当量和铬、镍当量比值，从而获得一定含量的逆转变奥氏体来保证不锈钢材料的耐硫化物应力腐蚀开裂性能，最终制造出一种成本与17‑4PH材料相当，而耐硫化物应力腐蚀性能远优于17‑4PH材料的新型马氏体不锈钢材料。

技术领域

本发明属于马氏体不锈钢材料技术领域，具体涉及一种耐硫化物应力腐蚀的马氏体不锈钢材料及其制备方法。

背景技术

在酸性环境中，硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)是破坏性和危害性最大的一种腐蚀形式，受到国内外专家的普遍关注。SSCC是指受拉伸应力作用的金属材料在硫化物介质中，由于介质与应力的耦合作用而发生的脆性断裂现象。

我国的油气资源中，大部分原油和天然气都属于含硫油气田，如塔里木油田、普光、龙岗气田等。此类工况下压缩机设计面临着介质经常含有湿硫化氢，而且含量较高，而高速运行的压缩机叶轮承受着较大的拉应力，因此，压缩机叶轮面临着硫化物应力腐蚀开裂的危险。

目前，对于介质含有湿硫化氢的压缩机叶轮选材：当硫化氢含量较低时，叶轮基本选用17-4PH材料；当硫化氢含量较高时，通常选用镍基合金，例如Inconel718，但是由于镍基合金成本非常高，所以，目前缺乏抗硫化物应力腐蚀性能优17-4PH材料而成本低于镍基合金的材料供设计人员进行选材，因此，需要研究一种成本与17-4PH材料相当或者稍高，且其耐硫化物应力腐蚀性能优于17-4PH材料的新的叶轮材料。

发明内容

针对以上现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种耐硫化物应力腐蚀的马氏体不锈钢材料及其制备方法。

本发明一方面提供了一种耐硫化物应力腐蚀的马氏体不锈钢材料，以重量百分比计，其化学成分为：C：0.03～0.045％，Si：0～0.6％，Mn：0～0.8％，P：0～0.02％，S：0～0.005％，Cr：15.0～17.0％，Ni：4.0～5.0％，Mo：0～0.15％，Cu：0～0.15％，V：0～0.08％，Al：0～0.04％，N：0.02～0.05％，Ti:0～0.015％,其余为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，所述马氏体不锈钢材料的化学成分还满足：Cr当量小于17.3，其按下式计算：

Cr当量＝Cr％+Mo％+1.5Si％+0.5Nb％+5V％+3Al％。

进一步的，所述马氏体不锈钢材料的化学成分还满足：2.35＜(Cr当量/Ni当量)平衡＜2.85，Ni当量按下式计算：

Ni当量＝Ni％+30C％+0.87+0.33Cu％+30(N％-0.045)。

进一步的，所述马氏体不锈钢材料中的游离铁素体含量不大于2％。

进一步的，所述马氏体不锈钢材料中的逆转变奥氏体含量为8.5％～13％。

本发明另一方面提供了一种耐硫化物应力腐蚀的马氏体不锈钢材料的制备方法，其特征在于，包括：

按化学成分要求混合原料，经过非真空电炉对所述混合原料进行冶炼和铸造，获得电极棒；

将所述电极棒进行电渣重熔冶炼后，再开坯为方形的坯料；