345R(HIC)與SA516化學成分，力學性能分析        

  在壓力容器的設計和制作過程中，材料的選擇和使用是一個非常重要的環節，我國壓力容器設計和制造中普遍使用Q345R 鋼板,但在按ASME 規范設計、制造的壓力容器中大多使用SA516 鋼板。近年來,在石化行業中常常由于H2 S 的存在而引起設備發生損壞或破裂事故,許多學者對此進行了研究[1～9 ] 。與此同時,具有一定抗氫誘導開裂( Hy2drogen Included Cracking ,HIC) 能力的鋼材被冶煉出來用于制造濕H2 S 環境下使用的設備。國產Q345R ( HIC) 鋼就是其中之一。文中通過對Q345R( HIC) 鋼和SA516 鋼化學成分和力學性能的比較,說明Q345R( HIC) 鋼完全適合在濕H2 S 腐蝕環境中的使用。

1 抗氫誘導開裂( HIC) 鋼簡介

在濕硫化氫環境中引起的壓力容器與管道開裂事故的逐年增多和用戶對成品油質的要求不斷提高,石油化工行業對低溫腐蝕環境下使用的材料提出了越來越嚴格的要求,并且隨著設備規格的日益大型化,國際上對大厚度、大單重抗硫化氫腐蝕鋼板的需求量也在逐年上升。但目前只有極少數國外廠家能生產大厚度、大單重、高性能抗硫化氫腐蝕專用鋼板,且產量有限,交貨期偏長,價格也過高。國外生產的抗氫誘導裂紋用鋼主要是SA516Gr (60～70) ( H) 鋼,并已得到較廣泛的應用。

      舞陽鋼鐵公司自上世紀90 年代以來在20R、Q345R 和SA516Gr70 的基礎上, 相繼開發出Q345R( HIC) 鋼、20R( HIC) 鋼和SA516Gr70 ( HIC)鋼,并在國內廣泛應用。但因裝備條件的限制,在大厚度(不小于120 mm) HIC 鋼的研制方面沒有大的突破,因此大厚度、大單重抗濕硫化氫腐蝕鋼板長期依賴進口。近年來,隨著設備的不斷更新和造舞鋼在2006 年開發了大厚度高性能抗硫化氫腐蝕鋼。    2007 年為四川普光項目等工程提供厚度在110～132 mm 的SA516Gr70 ( HIC) 和Q345R( HIC) 鋼板6 427 t 。結合天津藍星冷高壓分離器設備的制造需要,依照用戶提出的技術要求,試制了厚度為165 mm 的SA516Gr65 ( HIC) 特厚板,其質量達到了法國阿塞羅同類產品的水平。國產Q345R ( HIC) 鋼并不是新鋼種,而是在Q345R 鋼板規定的范圍內增加了一些附加要求冶煉的具有一定《大量現貨庫存詳情百度搜舞陽鋼鐵李妍》抗159*氫誘03*63導開537*9*裂能力的鋼材。Q345R( HIC) 鋼采用電爐+ L F/ VD 真空精煉工藝冶煉,冶煉過程中進行鈣處理,以控制其夾雜物形狀。該鋼為本質細晶粒鎮靜鋼,其實際晶粒度為5 級或5 級以上。     Q345R 鋼在苛刻的H2 和濕H2 S 環境條件下因應力腐蝕裂紋和氫致裂紋會迅速開裂。研究表明,氫致裂紋的敏感性與鋼中S 元素質量分數及帶狀組織有密切關系,S 元素質量分數及帶狀組織減少則敏感性也降低。通過特殊方法冶煉的Q345R( HIC) 鋼中的S 元素質量分數已降低到0. 004 %的超低水平,不僅具有抗氫致開裂的能力,而且提高了抗H2 S 應力腐蝕能力。近年來,Q345R ( HIC) 鋼制壓力容器的應用越來越多, 在煉油化工行業中,Q345R( HIC) 鋼有取代Q345R 鋼的趨勢。    

SA516 鋼板分55級、60 級、65 級、70 級4 個強度。Q345R( HIC) 不分級。

力學性能

     SA516 鋼板和Q345R ( HIC) 鋼板的力學性能。

(1) SA516 鋼板的Rm 、ReL 值隨強度等級的不同而不同,強度級別越高其值越高,同一級別鋼板的Rm 、ReL 不隨板厚變化。Q345R ( HIC) 的Rm 、ReL 值隨板厚的不同而不同,厚度增加時Rm 、ReL 值降低。   

 (2) 隨著強度等級的增高,SA2516 鋼板的伸長率下降,而Q345R( HIC) 的伸長率標準值不隨板厚變化。Q345R( HIC) 進行厚度方向拉伸試驗,其斷面收縮率Z ≥35 % 。

(3) SA516 鋼板在- 29～ - 50 ℃的范圍內有低溫沖擊韌性要求, 可用于相適宜的低溫工況,Q345R( HIC) 適宜- 20～ - 30 ℃的工況。

(4) Q345R( HIC) 鋼板夏比V 型缺口試樣的取樣方向為橫向,而SA516 試樣的取樣方向是縱向，橫向表示V 型缺口的軸向與鋼板軋制的方向一致,其鋼板纖維與V 型缺口的軸向平行,而縱向與之相反,表示鋼板纖維與V 型缺口的軸向垂直,相比兩種取樣方法而言, 橫向取樣比縱向取樣得到的沖擊功更低一些，因此橫向取樣更為苛刻一些。