随着石油、化工、能源工业的发展，钢在湿H2S介质中腐蚀破裂的现象越来越引起人们的重视[1—2]。K21590钢具有较高的抗蠕变、抗氢蚀能力，同时又具有良好的力学性能和淬透性以及经济性，因此在离心压缩机、压力容器等方面广泛使用。国内外对该类钢的研究主要侧重于热处理制度和力学性能等的研究[3—4]。刘正东[3]等利用化学相分析的方法研究了该类钢粒状贝氏体组织在回火过程中碳化物的变化和析出顺序。朱兵[4]等利用平衡晶界偏析理论对不同运行时间的加氢反应器随炉母材及焊缝试块进行分析，计算得出杂质原子P的晶界偏析量，并与回火脆化试验结果进行比较分析。但是关于该材料在湿H2S介质环境中应用的报道较少，因此研究在湿H2S介质环境中K21590钢热处理工艺具有重要的实际意义。以锻造态K21590钢为研究对象，对热处理后的K21590钢进行SSCC硫化物应力腐蚀开裂和HIC氢致开裂进行分析和探讨，以期为合理使用该类低合金钢提供一定的试验数据和理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验使用的K21590钢由某特种材料有限公司提供，采用电渣重熔后经锻造成型，其规格为40 mm×200 mm×150 mm，8件，化学成分见表 1。

 

表1 K21590钢的化学成分%

  

C Mn Si S P Cr Mo Cu Ni 0.112 0.436 0.249 0.003 0.013 2.41 0.964 0.066 0.041

1.2 试验方法及设备

首先对K21590钢分别进行热处理，试样的热处理过程分2个阶段进行，分别为正火温度和回火温度处理。正火处理在RX3-45-12型高温箱式电阻炉内进行，正火处理温度为880～980℃；回火处理在RTX75-9型箱式电阻炉内进行，回火温度为640～740℃。对不同热处理的试样进行力学性能检验，检验标准为《ASTM A370钢制品机械试验的标准试验方法和定义》，将K21590钢分别加工成标距为50 mm，平行部分直径为12.5 mm的棒状拉伸试样并在RSA250万能试验机上进行拉伸测试。

从先进性、可靠性、安全性、实用性4个方面对本市具有代表性的区县气象部门信息化基础设施建设和运行现状进行梳理和分析,以便在海曙区气象信息化设计和建设过程中借鉴成功经验,延续现有成熟模式,同时规避业务短板,解决当前隐患和不足,符合上级气象部门信息化建设规范。通过表1可以看出,本市区县气象部门信息化建设多以实用性为主,基本能满足业务可靠性要求,先进信息化技术应用较少,整体性安全规划欠缺,业务关键环节隐患点依然存在,系统灵活性和远期的扩展性不强。

根据热处理后的力学性能确定最优的热处理方案，依据最优的热处理方案将剩余试样进行热处理，然后加工成工作段直径为6.35 mm的拉伸试样进行H2S水溶液应力腐蚀试验SSCC。试验按照标准《NACETM0177环境中抗特殊形式的环境开裂材料的实验室试验方法》进行，对试样加载80%的实际屈服强度，试验周期为720h；再加工100 mm×20 mm×20 mm的试 验 试 样 3 件 ，在 w（NaCl）5%+w（CH3COOH）0.5%+饱和硫化氢水溶液进行HIC氢致开裂试验，试验按照标准《NACE TM0284管道、压力容器抗氢致开裂钢性能评价的试验方法》进行，试验周期为96 h。

2 结果与分析

2.1 正火温度对K21590钢硬度的影响

研究区内属暖温带季风型大陆性气候，四季分明，气候温和，年平均风速3.5m/s，多年平均气温11.4℃(1979—2017年)，多年平均降水量648.27mm(1979—2017年)，多年平均蒸发量1745.7mm，多年平均无霜期199d[1]。

  

图1 回火温度为680℃时各正火温度下K21590钢的硬度

2.2 回火温度对K21590钢力学性能的影响

当正火温度为980℃，不同回火温度后钢的力学性能见表2。由表2可以看出，回火温度在640～740℃，随着回火温度的升高，其钢的强度和硬度下降，但是塑性表现出相反的趋势，随着回火温度的升高，塑性增加。随着回火温度的升高，硬度下降主要是因为碳从α固溶体析出，α固溶体中碳含量降低，共格状态被破坏，位错密度和孪晶数量都减少，并且应力减小碳化物变粗的结果。

2.3 K21590钢热处理工艺的确定

将以上符合技术要求的试样进行应力腐蚀试验，其中腐蚀试验SSCC的结果见图2。由图2可以看出，经过720 h后，试样表面并没有出现裂纹或者断裂，证明材料K21590钢经过980℃正火处理加680℃回火处理的热处理工艺方案满足《NACE TM0177中抗硫化物应力腐蚀开裂试验》的要求。

说不清是从什么时候开始的，“王婆卖瓜，自卖自夸”的含义逐渐由“褒”变“贬”，王婆成了令人反感，自吹自擂的商家身份符号。

根据设计的技术要求及API 617中2.2.1.6条款规定，其K21590钢的技术要求见表3。根据图1和表2的结果可以看出，K21590钢采用980℃正火处理加680℃回火处理可以满足技术要求。

  

图2 K21590钢的表面形貌

式中：a为裂纹长度（mm）；b 为裂纹厚度（mm）；W 为截面厚度（mm）；T 为试样厚度（mm）。

 

然后进行HIC氢致开裂试验，其结果按试验标准要求放大100倍进行检查，评定试件的裂纹敏感率 （CSR）、 长度敏感率 （CLR）、 裂纹厚度敏感率（CTR），实测值均为0。其中，CSR，CLR和CTR的计算式为（1）～（3）：

总之，正是因为劳动概念已经具备了人类自由的维度，马克思才能对资本主义生产方式开展有力有效地批判，正是因为马克思的劳动概念已经蕴藏了人类自由劳动的基本样式，人类的自由发展与自我实现才能够在真正意义上成为具有现实可行性的奋斗目标。

当回火温度为680℃时，正火温度对K21590钢硬度的影响见图1。由图1可以看出，当回火温度为680℃时，K21590钢随着正火温度的升高，硬度增加，当正火温度低于960℃时，随着正火温度的升高，硬度增加迅速；当正火温度高于960℃时，随着正火温度的升高，硬度继续增加，但是增加缓慢。正火处理使铬的碳化物充分溶解，以达到强化效果，而且正火加热温度愈高，则碳化物溶解的就越多，强化效果也就越加明显。反之，如果正火加热温度较低，碳化物溶解较少，强化效果就越不明显。

 

表2 K21590钢的力学性能

  

回火温度/℃ 抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 伸长率/% 断面收缩率/% 硬度/HBW 640 734 612 19 68 234 680 685 578 23 79 200 740 571 422 27.5 78 175

 

表3 K21590钢的技术要求

  

抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 伸长率/% 断面收缩率/% 硬度/HBW K21590钢 ≥588 ≤620 ≥15 ≥44 197～237

其腐蚀试样HIC试验的检测面照片见图3，按照标准规定一套试样为3件。由图3可以看出经过96 h后，试样表面并没有出现裂纹，可见材料K21590钢经过980℃正火处理加680℃回火处理后满足《NACE TM0284中抗氢致开裂试验》的要求。

  

图3 K21590钢的检测面照片

K21590钢经过优化后的热处理工艺可以减少由于环境介质对材料的腐蚀破裂，延长零件的使用寿命，提高压缩机组的整体质量，使用户避免了由于硫化物应力腐蚀开裂引起的经济损失，实际经济效益相当可观，并且良好的产品质量赢得了用户的信赖，提高了产品在用户心中的形象。该项技术不仅提供了一种K21590钢在含有H2S环境中的热处理工艺方案，并且为其他低合金钢提供了相关的试验数据和理论依据。另外，该项技术在石化泵、核电和其他产品中也同样具有广泛的应用前景，具有可观的潜在经济效益。目前K21590钢多用于制造压力容器及其他定子部件，但是对于压缩机中转子部件的研究仍有研究的空间，可拓展该材料的使用空间。

3 结论

通过试验，研究不同的正火处理和回火处理工艺对K21590钢力学性能的影响，并且对热处理后的K21590钢进行SSCC和HIC腐蚀试验，得出K21590钢经过980℃正火处理加680℃回火处理后的力学性能可以满足技术标准的要求，并且符合SSCC应力腐蚀开裂试验和HIC氢致开裂试验的要求，可以在含湿H2S介质环境中使用。

从前期各地的实践看，对PPP项目流程执行各不相同，存在许多不按照规范要求执行的情况。自2017年以来，相关部门相继出台各项政策，对PPP项目进一步规范，5大环节、19个节点仍为判断PPP项目是否合规的重要依据。

综上所述，在湿H2S介质环境中，压缩机用K21590钢在有效厚度为40 mm使用条件下，热处理工艺参数为980℃正火处理加680℃回火处理是可行的。

参考文献：

[1]王峰，韦春燕，黄天杰，等.H2S分压对13Cr不锈钢在CO2注气井环空环境中应力腐蚀行为的影响[J].中国腐蚀与防护学报，2014，34（1）：46-52.

[2]郝文魁，刘智勇，度翠微，等.35CrMo钢在酸性H2S环境中的应力腐蚀行为与机理 [J].机械工程学报，2014，50（4）：39-46.

[3]刘正东，杨钢，程世长，等.2.25Cr-1Mo钢回火过程中碳化物析出顺序的研究[J].金属热处理，2005，30（4）：30-34.

[4]朱兵，周昌玉，张喜亮，等.2.25Cr-lMo钢母材及焊缝的回火脆化研究[J].石油化工设备，2010，39（5）：5-8.