石油,石化和天然氣工業—金屬材料在腐蝕性石油精煉環境中抗硫化應力開裂ANSI/NACE MR0103/ISO 17945: 2016(中文翻譯版)
ANSI/NACE MR0103/ISO 17945: 2016
石油,石化和天然氣工業—金屬材料在腐蝕性石油精煉環境中抗硫化應力開裂
美國國家標準
2015年11月23日批準
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目錄...............................................................................................................................頁碼
前言...................................................................................................................................6
引言...................................................................................................................................7
1.范圍................................................................................................................................8
2.規范性引用文件............................................................................................................8
3.術語和定義....................................................................................................................9
4.符號和縮略語..............................................................................................................10
5.責任..............................................................................................................................11
5.1最終用戶的責任........................................................................................................11
5.2制造商的責任............................................................................................................12
6.導致硫化應力開裂(SSC)的因素............................................................................12
6.1影響硫化應力開裂(SSC)的常規參數................................................................12
6.2材料狀態及應力水平對SSC敏感性的影響..........................................................12
6.3氫滲透流量對SSC的影響......................................................................................12
6.4高溫暴露對SSC的影響..........................................................................................13
6.5由于SSC造成的失效時間的影響因素..................................................................14
6.6確定設備是否涵蓋在本國際標準范圍內的依據....................................................14
7.本國際標準收錄的材料..............................................................................................14
8.硬度要求......................................................................................................................15
9.增添新材料或新工藝的程序......................................................................................16
9.1一般投票要求............................................................................................................16
9.2現場經驗數據要求....................................................................................................16
9.3實驗室試驗數據要求................................................................................................16
10.新的限制條件和廢止材料........................................................................................17
11.特定用途的未列出的合金、工況和/或工藝的鑒定................................................17
12.標準線路圖................................................................................................................19
13.鐵基材料....................................................................................................................19
13.1碳鋼和合金鋼..........................................................................................................19
13.1.1所有碳鋼和合金鋼要求.......................................................................................19
13.1.2 ASME BPVC第IX章中列出的P-No.1組別1或組別2的碳鋼要求............19
13.1.3其他碳鋼要求.......................................................................................................20
13.1.4 ASME BPVC第IX章中所列的P系列合金鋼要求.........................................20
13.1.5其他合金鋼的要求...............................................................................................20
13.1.6碳鋼和合金鋼的冷成型要求...............................................................................20
13.1.7 ASME BPVC第IX章中所列的P-No.1系列碳鋼的焊接要求........................21
13.1.8 ASME BPVC第IX章中所列的P-No.3,4,或5A系列合金鋼的焊接要求.......21
13.1.9碳鋼和合金鋼表面的耐腐蝕堆焊層,堆焊硬質層,覆蓋層及熱噴涂覆層.....21
13.2鑄鐵和球墨鑄鐵.......................................................................................................22
13.3鐵素體不銹鋼...........................................................................................................22
13.4馬氏體不銹鋼...........................................................................................................22
13.4.1常規馬氏體不銹鋼................................................................................................22
13.4.2低碳馬氏體不銹鋼................................................................................................23
13.4.3馬氏體不銹鋼的焊接和堆焊................................................................................23
13.5奧氏體不銹鋼...........................................................................................................24
13.6特定的奧氏體不銹鋼牌號.......................................................................................24
13.7高度合金化的奧氏體不銹鋼...................................................................................24
13.8雙相不銹鋼...............................................................................................................25
13.8.1雙相不銹鋼的一般要求........................................................................................25
13.8.2雙相不銹鋼的焊接要求........................................................................................25
13.9沉淀硬化的不銹鋼...................................................................................................26
13.9.1奧氏體沉淀硬化型不銹鋼....................................................................................26
13.9.2馬氏體沉淀硬化型不銹鋼....................................................................................26
13.9.3沉淀硬化不銹鋼的焊接要求................................................................................27
14.有色金屬材料..............................................................................................................27
14.1鎳合金.......................................................................................................................27
14.1.1固溶鎳合金............................................................................................................27
14.1.2可沉淀硬化的鎳合金............................................................................................28
14.2鈷鎳鉻鉬合金...........................................................................................................28
14.3鈷鎳鉻鎢合金...........................................................................................................29
14.4鈦合金.......................................................................................................................29
14.5鋁合金.......................................................................................................................30
14.6銅合金.......................................................................................................................30
15.裝配要求......................................................................................................................30
15.1一般裝配要求...........................................................................................................30
15.2耐腐蝕堆焊層,硬質堆焊層以及覆蓋層................................................................31
15.3焊接...........................................................................................................................31
15.4碳鋼、合金鋼和馬氏體不銹鋼鍍層........................................................................31
15.5標識的打印...............................................................................................................32
15.6螺紋的加工...............................................................................................................32
15.6.1機械切削螺紋........................................................................................................32
15.6.2冷作成形(套扣)螺紋........................................................................................32
15.7冷作成形工藝...........................................................................................................32
16.栓接..............................................................................................................................32
16.1一般栓接要求...........................................................................................................32
16.2裸露的栓接...............................................................................................................33
16.3非裸露的栓接...........................................................................................................33
17.鍍層、噴涂和擴散工藝..............................................................................................33
18.特殊部件......................................................................................................................34
18.1特殊部件的一般要求...............................................................................................34
18.2軸承...........................................................................................................................34
18.3彈簧...........................................................................................................................34
18.4儀器和控制裝置.......................................................................................................34
18.4.1儀器和控制裝置的一般要求.................................................................................34
18.4.2隔膜、測壓裝置和壓力密封件.............................................................................35
18.5密封環和墊片............................................................................................................35
18.6止動環........................................................................................................................35
18.7特殊工藝部件............................................................................................................35
19.閥門...............................................................................................................................35
20.壓縮機和泵...................................................................................................................36
附錄A(資料性附錄)硫化物種類分布圖....................................................................37
附錄B(資料性附錄)硬度試驗和要求的背景信息....................................................38
附錄C(規范性附錄)焊接程序評定硬度調查布局....................................................43
參考文獻............................................................................................................................52
前言
ISO(國際標準化組織)是各國的國家標準機構(ISO成員單位)的世界性聯盟。ISO國際標準的編制通常是通過ISO 技術委員會組織完成的。凡是對某技術委員會已經確定的項目感興趣的每個成員單位都有權派代表參加該委員會的工作。凡是與國際標準化組織(ISO)有聯系的國際組織,不管是政府的還是非政府的,也可參加ISO國際標準的編制工作。ISO在電工技術標準化的各個方面與國際電工委員會(IEC)緊密協作。
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本文件由ISO/TC67“石油、石化和天然氣工業用材料、設備和海上結構”委員會負責。
引言
精煉工業所用的術語“硫化氫(H2S)濕氣開裂”,包含著一系列的破損機理,包括含硫化氫(H2S)濕氣的精煉環境或天然氣工廠的處理環境中因進入氫氣而出現的破損機理。由于進入氫氣而造成材料損失的類型之一是金屬焊接件和顯微組織硫化應力開裂(SSC),本國際標準將講述此種損失類型。其他類型的材料損失包括氫氣孔、氫氣誘發的開裂(HIC)、應力導向的氫誘發開裂(SOHIC),不在本國際標準中講述。
在過去,許多最終用戶、行業組織(如API)和向煉油行業供應諸如轉動設備、閥門等。設備和產品的制造商,規定采用NACE標準MR0175/ISO 15156來限定材料要求,以防止發生SSC。然而,大家都知道NACE MR0175/ISO 15156是專門為油、氣開采行業制訂的,煉制環境并不在該標準范圍之內。2003年,發布了首版專門用于煉廠酸性環境的金屬材料標準-NACE MR0103標準。本國際標準雖然是基于MR0175/ISO 15156的成功經驗,但又是專門為煉廠環境和用途制訂的。本標準的其它參考文獻是NACE標準RP0296、NACE出版物8X194和8X294以及工作組成員的煉油經驗。
NACE MR0103中所給出的材料、熱處理和材料性能要求,其基于油、氣開采行業的大量經驗(在MR0175/ISO 15156中提供了這些資料),工作組相信對煉制行業也是有很有作用的。
本國際標準根據標準NACE MR0103制定的。
石油,石化和天然氣工業—金屬材料在腐蝕性石油精煉環境中抗硫化應力開裂
1、范圍
本國際標準規定了酸性石油精煉環境和含H2S氣體或H2S溶解在帶或不帶烴的水相介質中的相關處理環境抗硫化應力開裂材料的要求。本國際標準不包括,也沒有計劃包含設計規范。H2S濕氣的其他開裂形式、環境開裂、腐蝕和其他失效模式不在本國際標準規定的范圍之內。以供精煉廠、設備制造商、工程承包商和建筑承包商使用。
本國際標準專門用于防止精煉工業用設備(包括壓力容器、熱交換爐、管道、閥體、泵和壓縮機箱)和部件發生的硫化應力開裂。ASME BPVC第IX章中歸于P-No.1類別下的碳鋼,對其硫化應力開裂的預防要求與NACE PR0472相一致。
本國際標準適用于裸露于酸性精煉環境(見第6條)中的所有設備部件,這些部位出現硫化應力開裂將會導致(1)危及承壓系統的整體性;(2)妨礙設備的基本功能;和/或(3)仍然處于承壓狀態下,但設備卻無法恢復到某一操作狀態。
2、規范性引用文件
下列全部或部分文件在本文件內被規范性引用,且是其應用中必不可少的組成部分。凡是注明日期的引用文件,只有所列版本適用。凡是不注明日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用。
NACE標準TM0177,金屬在H2S環境中抗硫化物應力開裂和應力腐蝕開裂的實驗室試驗1
ANSI/NACE MR0175/ISO 15156,石油和天然氣工業—油氣開采中用于含H2S環境的材料1)
ASTM A833比較硬度測試儀測量金屬材料壓痕硬度的標準規程
ASTM E384材料的努氏和維氏硬度標準試驗方法
ASTM E562用系統人工點計數法測定體積分數的試驗方法
SAE AMS2430自動噴丸
1NACE國際,1440 South Creek Dr., Houston, TX 77084-4906, USA。
3.術語和定義
本文件適用于下列術語和定義。
3.1
低轉變溫度lower transformation temperature
Ac1
加熱過程中奧氏體開始轉變時的溫度。
3.2
高轉變溫度
Ac3
加熱期間,鐵素體完全轉變為奧氏體時的溫度。
3.3
合金鋼
碳(通常小于2.5%)和錳(通常不小于0.25%)組成的鐵合金,除了錳,硅,和銅元素外,其對一種或多種合金元素都規定了最低含量,且不規定最低鎳含量大于等于10%。
3.4
奧氏體不銹鋼
室溫下,顯微組織為主要為奧氏體組織的不銹鋼。
3.5
碳鋼carbon steel
碳(通常小于2.5%)和錳(通常不小于0.25%)組成的鐵合金,除了錳,硅,和銅元素外,其對任何合金元未規定最低含量,且除了碳,硅,錳,銅和硫外偶爾還含有其它(雜質)元素。
3.6
覆層
施加在相對不耐腐蝕的基材的整個潤濕表面上的耐腐蝕合金材料的冶金結合層(輥壓接合,爆炸接合或焊接重疊)。
條目注1:參見堆焊。
3.7
雙相不銹鋼
鐵素體/奧氏體不銹鋼
室溫下顯微組織主要為鐵素體和奧氏體組織的不銹鋼。
3.8
最終用戶
對組件(例如,壓力容器,管道,泵,壓縮機等)擁有所有權和運行權的機構或公司。
3.9
鐵素體不銹鋼
室溫下顯微組織主要為鐵素體組織的不銹鋼。
3.10
不銹鋼
鉻質量百分含量在10.5%及以上的鐵合金,為保證其它性能可能添加其它元素。
3.11
硫化物應力開裂
SSC
指存在水和H2S時,在拉應力和腐蝕共同作用下造成金屬開裂。(SSC是氫致應力開裂的一種形態)。
3.12
熱噴涂涂層
高溫處理過程,將細金屬或非金屬粉末以熔融狀態或半熔融狀態下沉積以便在冷卻時在表面形成的一種涂層。
3.13
耐腐蝕堆焊
在基體材料表層沉積一層或多層耐腐蝕焊接金屬以便提高表面的耐腐蝕性能。
條目注1:參見覆層。
3.14
硬表面堆焊
在材料表面沉積一層或多層堆焊金屬以便提高表面的耐磨性能。
4.符號和縮略語
ANSI 美國國家標準學會
API 美國石油學會
ASME ASME(原名美國機械工程師學會)
AWS 美國焊接學會
BPVC 鍋爐及壓力容器規范
HAZ 熱影響區
HI 熱輸入
HIC 氫氣誘發的開裂
NACE NACE國際(原名美國防腐工程師協會)
Ppmw 按質量計的百萬分之一,SI單位通常表示為mg/kg
PQR 程序鑒定記錄
PREN 蝕點抗力當量數
PWHT 焊后熱處理
SOHIC 應力導向的氫誘發開裂
SSC 硫化應力開裂
UNS 統一編號系統(金屬和合金)
WPQT 焊接工藝評定試驗
5.責任
5.1最終用戶的責任
5.1.1明確操作條件和規定什么時候本國際標準適用是最終用戶的責任(或最終用戶的代理人)。
5.1.2確保材料滿足預期的使用環境是最終用戶(最終用戶的代理人)的責任。最終用戶(最終用戶的代理人)可以基于所使用的壓力、溫度、腐蝕性、介質性質等操作工況選擇特定的材料。對任一給定部件來說,根據本國際標準都可以選出眾多候選材料。也可根據下列方法之一選擇使用清單之外的材料:
a)如果基于科學知識和/或經驗數據所做的金相檢查顯示具有足夠的抗硫化應力開裂能力。那么可根據第9條中規定的方法,提議將這些材料收錄到本標準中。
b)如果通過風險分析顯示在所研究的用途下,硫化應力開裂的出現是可以接受的。
5.1.3盡管H2S濕氣的其他開裂形式、環境開裂、腐蝕和其他失效模式不在本國際標準規定的范圍之內,但在設計和設備操作時應予以考慮。惡劣的腐蝕性環境和/或充入氫氣的工況可能會導致除硫化應力開裂機理以外的其他失效機理,應用本國際標準范圍以外的其他方法減少這種情況的發生。
5.2制造商的責任
制造商的責任是滿足本國際標準的金相要求。
6.促使硫化應力開裂(SSC)的因素
6.1影響硫化應力開裂(SSC)的常規參數
精煉設備的硫化應力開裂受許多參數間復雜的相互作用的影響,包括以下參數:
a)裸露于酸性環境中的材料的化學成分、強度(用硬度表示)、熱處理和顯微結構;
b)材料中存在的總拉伸應力(施加的拉伸應力加上殘余的拉伸應力);
c)材料中所產生的氫氣通量(是環境的作用,即自由水、H2S濃度、pH值和其他環境參數(例如:游離態的氰化物的存在和二價硫化物離子的濃度)的存在);
d)溫度;
e)時間。
6.2材料狀態及應力水平對SSC敏感性的影響
6.2.1材料對硫化應力開裂的敏感性主要與材料的強度(用硬度表示)有關,材料強度受材料的化學成分、熱處理和顯微結構的影響。通常,高硬度的材料具有較高的硫化應力開裂敏感性。
6.2.2精煉壓力容器和管道用碳鋼在典型H2S濕氣環境用的硫化應力開裂情況通常不太關注,因為這些鋼的硬度水平足夠低。
6.2.3對于不恰當熱處理材料、堆焊和熱影響(HAZ),但是,局部硬度可能會很高。
6.2.4給定材料的敏感性會隨著拉伸應力的增加而增加。
6.2.5殘余應力會增加總體的拉伸應力水平。與焊縫有關的高殘余應力會增加硫化應力開裂的敏感性。
6.2.6無論殘余應力減不減小,都要控制焊接件的硬度,這是公認的防止硫化應力開裂的有效方法,如NACE SP0472關于P-No.1碳鋼的概述。
6.3氫滲透流量對SSC的影響
6.3.1硫化應力開裂敏感性還與氫氣在鋼中的滲透量有關,這主要與兩個環境參數有關:pH值和水中硫化物的含量。在處于均衡狀態下的封閉系統中,溶解的硫化氫(H2Saq),二價硫化物離子(HS-)和硫化物離子(S2-)(有時稱為“可溶硫化物”)以不同的pH值存在于水溶液中。
6.3.2在圖A.1中所示的硫化物種類分布圖表明了存在于25℃(77℉)的水溶液中以pH值作為依據的硫化物相關含量。在pH值小于6時,溶解的硫化氫H2Saq為存在于水相中硫化物種類的主要含量(>總量的90%)。在pH值為8和11之間時,二價硫化物離子(HS-)為存在于水相中硫化物種類的主要含量(>總量的90%)。在pH值大于13時,硫化物離子(S2-)為存在于水相中硫化物種類的主要含量(>總量的90%)。在pH值為7時,系統中含有50%H2Saq,50%HS-,而實質上沒有硫化物離子(S2-)。在pH值為12時,系統中含有50%HS-,50%S2-,而實質上沒有H2Saq。因此,總的硫化物含量指的是存在于水相中的3種硫化物種類的總含量(即H2Saq,HS-和S2-的總和)。
......
6.3.6精煉的高pH酸性環境有別于MACE MR0175/ISO 15156所述的石油和天然氣開采的酸性環境,因為石油和天然氣開采過程中許多酸性濕氣中還含有二氧化碳氣,因此顯示較低的pH值。另一較大的區別是精煉酸性環境中的氯離子濃度比石油開采酸性環境中的氯化物離子要低很多。
6.4高溫暴露對SSC的影響
如果高溫不能去除(液相)自由水,那么隨著溫度的升高將會增加氫氣滲透的可能。高溫可促進H2S的分解(因此會產生更多的氫原子),增加氫原子在金屬中的擴散率,從而促進氫的滲透。但是,開裂是在接近室溫時變得最大化。這個特性很重要,因為金屬在高溫裸露的情況下會被氫滲透,并在后來逐漸降到較低溫度(例如在停機過程中)的過程中出現開裂。
6.5由于SSC造成的失效時間的影響因素
出現失效的時間隨著材料強度、總的拉伸應力和環境滲透可能性的增加而縮短。如果有增加硫化應力開裂敏感性的其他因素,那么導致硫化應力開裂的裸露時間會很短。某些敏感設備甚至會在經歷短暫的酸性水環境過程中失效,例如在設備停機過程中。
6.6確定設備是否涵蓋在本國際標準范圍內的依據
最終用戶(或最終用戶的代理人)應判定工藝環境中是否存在有導致硫化應力開裂的關鍵參數,判定設備是否屬于本國際標準范圍內。最終用戶(或最終用戶的代理人)可以根據經驗、風險分析,或上述原則(特別是6.3和6.4中提供的環境條件)做出判定。在用這些原則判定設備是否在本國際標準范圍內時,應考慮各廠間的操作模式以及對材料結構的可能影響,即常規操作、非常規操作、(將來可能的)備選操作模式、以及啟動/關閉工況(例如,催化劑的預先硫化等)。
7.本國際標準收錄的材料
7.1本國際標準收錄的抗硫化應力開裂材料,未必對硫化應力開裂具有免疫性。這些材料的收錄是基于它們在現場應用、或在硫化應力開裂實驗室試驗、或即在現場應用又在試驗中所表現出來的硫化應力開裂抗力。
7.2不是列出的所有材料都展示出了相同的抗硫化應力開裂能力水平。標準的實驗室硫化應力開裂試驗(例如NACE TM0177中闡述的試驗)應是加速或惡化試驗。成功通過這些試驗的材料在酸性環境中對開裂的抗力通常高于那些試驗失敗的材料。本國際標準收錄的許多合金即使在試驗室試驗中可能出現了開裂,但在酸性環境的表現還是令人滿意的。
7.3不正確的設計、工藝、安裝或搬運會使原本耐硫化應力開裂的材料變成了對硫化應力開裂敏感的材料。
7.4本國際標準從來沒有試圖基于材料對硫化應力開裂的抗力對材料進行排序。為給定用途選擇恰當的材料取決于很多因素,包括機械性能、腐蝕抗力和硫化應力開裂相關的抗力,這些超出了本國際標準的范圍。
7.5本標準中有大量實例特別引用于ASME BPVC。同時本標準中也有一些其它實例引用自具體工業標準和/或材料等級名稱,狀態及測試要求(例如ASTM,NACE,API及UNS編號等)。在這些情況下,當最終用戶批準時,應允許使用另外一種“等效的”標準,等級名稱,狀態名稱或測試方法。要求替代的機構有責任為最終用戶提供足夠的信息,數據等。以便證明“等效”。如果不清楚替代的標準,等級名稱和/或狀態名稱是否和本標準中規定的等同時,強烈推薦最終用戶參照第11條款中規定的要求,以便評估替代材料的合格與否。
8.硬度要求
8.1硬度與拉伸強度有關,是硫化應力開裂敏感性的主要因素。由于硬度試驗與拉伸試驗相比,硬度試驗是無損試驗,并且需要制備的部件/樣件相對較少,因此制造商在生產質量控制中以及用戶在現場檢查中通常采用的是硬度試驗。同樣,本國際標準對許多材料的主要要求規定是最大可允許的硬度值。
8.2本國際標準中采用了幾種不同硬度計。最常用的硬度計是洛氏硬度“C”(HRC)、洛氏硬度“B”(HRBS)、布氏硬度(HBW)、維氏49N(5 kgf)或98N(10 kgf)(HV5或HV10)。附錄B中提供了關于這些硬度計的背景信息和不同硬度間的邏輯關系。
8.3硬度試驗及試驗報告應嚴格按照相應的ASTM或ISO標準中描述的方法進行。附錄B列出了不同試驗方法所對應的標準。
8.4所有的洛氏試驗都應使用標準的試驗參數(凹痕、載荷和主要載荷的加載時間)。洛氏試驗的樣件溫度應為10℃~35℃(50℉~95℉)。不可使用潤滑劑。因為本國際標準中布氏硬度試驗只用于表示鋼制材料的硬度,因此所有布氏試驗應予進行其試驗載荷為29.4 kN(3000 kgf)、凹痕直徑10 mm和標準的加載時間10~15秒。
8.5某些情況下,用洛氏硬度(HRC或HRBS)和布氏硬度(HBW)兩種方式表示最大可允許的硬度值。這時,兩種硬度計均可使用。
8.6對材料有布氏硬度要求,但用固定的布氏硬度計進行試驗又不可行時,應用比較硬度試驗法進行試驗(通常,但不準確,稱作便攜式布氏試驗)。
8.7如果可行,應用ASTM E140或ISO 18265中的轉換表將通過其他試驗方法得出的硬度值轉換成HRC、HRBS或HBW值。但是,需注意的是這些標準中有很多材料沒有適用的轉換表。這些轉換表只適用于專門列出材料的使用。如果用戶同意,可基于經驗數據對未包含的材料進行硬度轉換。如果使用轉換后的硬度值,應根據ASTM E140或ISO 18265中規定的要求記錄硬度值的轉換。
8.8為檢測材料的真實硬度應進行足夠的硬度測試。如果相互接近的幾個硬度讀值的平均值不超過規定值且單個硬度讀值不超過規定值的2HRC(或超過HBW或HV10的5%),個別硬度超出規定的數值時應認為是合格的。
8.9使用努普或維氏顯微硬度試驗方法進行硬度試驗的驗收標準(按照ASTM E384中的規定)超出了本國際標準的范圍。更多信息見附錄B。
......
9.增添新材料或新工藝的程序
9.1一般投票要求
新材料和/或新工藝可基于現場經驗和/或試驗室試驗數據進行投票表決。
9.2現場經驗數據要求
9.2.1現場經驗數據應記錄該合金的化學成分、狀態、硬度值、影響硫化應力開裂的工藝介質參數,以及暴露的歷史記錄。
9.2.2某些合金系(例如,雙相不銹鋼)的顯微結構也是關鍵變量,因此也應記錄。
9.3實驗室試驗數據要求
9.3.1應按照NACE TM0177標準所注明的對材料進行實驗室試驗。如果實際的使用工況超過了限制范圍,則已獲得批準的抗硫化應力開裂材料才有可能。
9.3.2應根據NACE TM0177中制定的試驗程序對候選材料進行試驗。NACE TM0177中規定的拉伸棒、C型環、彎曲梁、和雙懸臂梁是可以接受的試樣??梢允褂眠@些試驗樣件中的任何一種。
9.3.3三個不同爐次制備商用材料,每爐至少制備三個試驗樣件,應按照所投票的材料條件對這些樣件進行試驗。每爐的成分和所采用的熱處理方式必須作為投票的一部分提供。對于待收錄到本國際標準中的候選材料,其化學成分范圍和/或UNS號,以及需要的熱處理條件必須包含在投票信中。
9.3.4應確定每個試驗樣件的硬度,并作為投票信的一部分提供報告。每個試驗樣件的平均硬度應是該試驗樣件的硬度。某一給定爐次/條件所獲得的最小試樣硬度就是該爐/條件基于投票目的的硬度值。應在投票信中規定本國際標準收錄候選材料所要求達到的最大硬度,并且應提供支持數據。
......
10.新的限制條件和廢止材料
10.1也可以采用修訂過程對材料強加新的限制條件或從本國際標準中劃掉材料。新的限制條件可以包括強加最大硬度要求、減小最大硬度要求、取消先前可接受的熱處理條件、取消先前可接受的制造工藝等之類的項目。
10.2變更時正在使用中的受影響的材料,如果該材料符合本國際標準先前版本,并且在其現行應用中沒有硫化應力開裂經歷,則認為該受影響的材料是符合本國際標準的。
10.3當本標準10.2所描述的受影響的材料最終被從其現行用途中去除時,替代材料必須要從本標準現行版本可接受的材料中選取。用受影響的材料制造的新設備,以及用受影響材料制造的新部件所更新的設備,根據本標準章第11條款中所描述的鑒定過程,可以合格地用于特定用途。
11.特定用途的清單外的合金、工況和/或工藝的鑒定
11.1本國際標準所列清單之外的合金、工況和工藝經鑒定可適用于特定的酸性用途。第11條提供了鑒定特定用途的本標準所列清單外的合金、工況和/或工藝符合本國際標準的最低要求。
11.2最終用戶應負責基于實驗室數據、現場經驗和/或基于風險分析確定清單之外的合金、工況和/或工藝對特定用途的適宜性。
11.3如果以實驗室試驗作為接受的基礎,那么試驗應根據可接受的標準試驗方法(例如NACE TM0177中記錄的試驗方法)進行。
11.4如果以現場經驗和/或風險分析作為接受的基礎,有許多因素需要考慮:
a)應準確記錄現場經驗試樣的應力水平、材料形態、成形工藝、熱處理工藝、顯微結構和機械性能(尤其是硬度)。
b)應準確記錄現場經驗試樣所處的環境條件。
c)現場的經驗裸露時間應足以確保清單之外的合金、工況和/或工藝對硫化應力開裂的抗力。
11.5清單之外的合金、工況和/或工藝對特定用途適宜性的判定,應以預期的特定用途下的環境工況與實驗室試驗的環境工況和/或現場經驗的環境工況間的比較評估為基礎。
11.6用清單之外的某種合金、工況和/或工藝制造設備時,其化學成分、材料形態、成形工藝、熱處理工藝和機械性能應以相應的實驗室試驗樣件和/或現場經驗樣件的信息為基礎進行控制。
......
12.標準線路圖
為方便使用,表1按材料組別/用途提供了大致信息,以及涉及適用材料和裝配要求的特定條款。
表1 ISO 17945的“線路圖”
13.鐵基材料
13.1碳鋼和合金鋼
13.1.1所有碳鋼和合金鋼要求
碳鋼和合金鋼應符合如下要求:
a)不含有意添加的鉛、硒或硫之類的元素以提高機加性能;
b)符合3.1.6至3.1.9的規定;
c)經下列熱處理工藝之一:
1)熱軋(僅指碳鋼);
2)退火;
3)正火;
4)正火+回火;
5)正火、奧氏體化、淬火+回火;
6)奧體體化、淬火+回火。
注:對于碳鋼和合金鋼無鎳含量最大1%的要求。
13.1.2 ASME BPVC第IX章中列出的P-No.1組別1或組別2的碳鋼要求
13.1.2.1 ASME BPVC第IX章中列出的P-No.1組別1或組別2的碳鋼材料應滿足13.1.1,c)節列出的條件之一。不要求對無母材的硬度進行控制。
13.1.2.2應根據13.1.7和13.1.9的規定對P-No.1碳鋼的焊接進行控制。
13.1.2.3只要P-No.1管道材料在成型之前屬于13.1.1,c)節列出的條件之一時,該管子由加熱至高于臨界溫度上線(Ac3)成型的彎管是可以接受的。該彎管彎曲部位的硬度不應超過225 HBW。
13.1.2.4 P-No.1鑄件的補焊必須符合13.1.7節規定的焊接要求。
13.1.3其他碳鋼要求
其他碳鋼的最大硬度應為22HRC(237HBW)。
13.1.4 ASME BPVC第IX章中所列的P系列合金鋼要求表2列出的ASME BPVC第IX章P系列合金鋼應不超過表列最大硬度值水平。
13.1.5其他合金鋼的要求
其他合金鋼的最大硬度應為22HRC(237HBW)。
13.1.6碳鋼和合金鋼的冷成型要求
13.1.6.1碳鋼和合金鋼的冷成型是可以接受的,只要該材料在冷成型之前屬于13.1.1c)節列出的條件之一即可。碳鋼和合金鋼在軋制、冷鍛、或會導致外圍纖維層永久變形超過5%的任何其他制造工藝之后,都必須去除熱應力。液壓成型材料不管其外層永久變形量少還是多都應進行去除熱應力。
表2 P系列合金鋼的最大硬度要求
13.1.6.2熱應力的去除應根據相應的ASME規范進行,只是去應力的最低溫度應為593℃(1100℉)。去除應力之后,ASME BPVC第IX章列出的碳鋼P-No.1材料應能滿足最大200HBW的硬度要求。其他碳鋼和合金鋼應滿足13.1.3、13.1.4和13.1.5相應的硬度要求。
13.1.6.3只有當API規范允許時,才可以接受冷作旋轉拉直的管子.ASTM A53B級、ASTM A106B級、API 5L X-42或具有類似化學成分的低強度材料的冷作直管管件,如果冷作應變小于或等于15%,并且應變區的硬度不超過190HBW,則是可以接受的。
13.1.6.4本節要求不適用于根據相應規范進行壓力試驗的冷作工藝。
13.1.7ASME BPVC第IX章中所列的P-No.1系列碳鋼的焊接要求
13.1.7.1焊接應按照15.3中所列的通用要求進行。
13.1.7.2ASME BPVC第IX章列出的P-No.1碳鋼焊件應根據NACE RP0472中所述的一種或多種方法焊接,以防止產生過大的焊接硬度。
13.1.8ASME BPVC第IX章中所列的P-No.3,4,或5A系列合金鋼的焊接要求在特定條件下,某些工業規范(例如ASME B31.3和ANSI/NB-23)允許P-No.3,P-No.4和P-No.5A合金鋼焊件無需焊后熱處理(PWHT)。也可以使用此類不經焊后熱處理(PWHT)的工藝,條件是依照附錄C的硬度檢查已在取自焊接程序鑒定試驗(WPQT)試塊的試樣上進行以證明此工藝有能力生產具有符合指定硬度極限的焊件。任何一組硬度讀數不應超過248 HV10。對于其他合金鋼材料,當本國際標準適用時,為確保焊接金屬和熱影響區的低硬度,應無例外地要接受焊后熱處理(PWHT)。當實施焊后熱處理(PWHT)時,應依照附錄C的硬度檢查己在取自焊接程序鑒定試驗(WPQT)試塊的試樣上進行以證明焊后熱處理(PWHT)的時間和溫度具備生產可接受硬度極限焊件的能力。
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13.1.9.4當對P-No.1碳鋼實施熱噴涂,其使用方法使母材金屬的任何部位超過了較低的臨界溫度時(Ac1)(例如在噴霧和熔化涂層情況下),為確保母材金屬具有熱影響區和母材金屬其硬度在可以驗收的范圍之內,其使用的方法應按照NACE SP0472的要求進行評定。
13.1.9.5當對ASME BPVC第IX章中合金鋼或對非P-No.1碳鋼材料實施熱噴涂,其使用方法使母材金屬的任何部位超過了較低的臨界溫度時(Ac1)(例如在噴霧和熔化涂層情況下),應依照經證實可以將母材金屬恢復到可以接受的熱影響區和母材金屬硬度限值的程序進行焊后熱處理。硬度測試和驗收標準應符合13.1.33至13.1.5和/或13.1.84提供的限制要求,如適用。
13.2鑄鐵和球墨鑄鐵
13.2.1灰口鐵、奧氏體鑄鐵、和白口鐵不可用作承壓件。在征得買方同意的前提下,可以將這些材料用于API和其他相應標準相關的內部部件。
13.2.2當API、ANSI和/或其他工業標準允許時,符合ASTM A395的鐵素體球墨鑄鐵可以用于設備中。
13.2.3不允許對灰鑄鐵或球墨鑄鐵件進行焊接。
13.3鐵素體不銹鋼
13.3.1最大硬度為22HRC的鐵素體不銹鋼材料是可以接受的,前提是鐵素體不銹鋼經過退火處理,并且滿足第15條的規定。
13.3.2鐵素體不銹鋼材料的焊接應使用經通過依照附錄C對取自焊接工藝評定試驗(WPQT)試塊的試樣所產生的硬度進行研究這樣的鑒定證明此工藝有能力生產符合指定硬度(最大248 HV10)的焊件的焊接工藝規程進行。
13.4馬氏體不銹鋼
13.4.1常規馬氏體不銹鋼
13.4.1.1最大硬度為22HRC的鑄造或鍛造馬氏體不銹鋼(UNS S41000、S42000、J91150[CA15]和J91151[CA15M])是可以接受的,前提是這些鋼根據13.4.1.2的規定進行了熱處理并且滿足第15條的規定。不允許為提高機加工性能,而改變鉛、硒、或硫之類合金元素的含量。符合本標準規定的馬氏體不銹鋼在某些酸性環境現場使用中的表現令人滿意。但是,這些材料在NACE TM0177實驗室試驗中所表現出來的極限應力低于本標準所包括的其他材料的極限應力水平。
13.4.1.2馬氏體不銹鋼UNS S41000、S42000、J91150(CA15)和J91151(CA15M)的熱處理工藝規程(三步法)如下:
a)奧體化,然后淬火或空冷。
b)在最低溫度621℃(1150℉)下回火,然后空冷至室溫。
c)在最低溫度621℃(1150℉)下回火,但要低于首次回火的溫度,然后空冷至室溫。
13.4.2低碳馬氏體不銹鋼
13.4.2.1最大硬度為23HRC低碳馬氏體不銹鋼12Cr-4Ni-Mo,不論是鑄造的UNS J91540(CA6NM)還是鍛造的UNS S42400均是可以接受的,前提是這些合金根據13.4.2.2節的規定進行了熱處理。不允許為提高和加工性能,而改變鉛、硒、或硫之類合金元素的含量。
注:ASTM E140和ISO 18265中表列的硬度關系不適用于UNS J91540(CAS6NM)或UNS S42400。
用布氏硬度衡量硬度時的最大允許值應為255HBW,對于這些合金來說,根據經驗確定,該硬度值相當于23HRC。
13.4.2.2熱處理工藝規程UNS J91540(CA6NM)或鍛造UNS S42400(三步法)如下:
a)在最低溫度為1010℃(1850℉)下奧氏體化,然后空冷或油淬至室溫。
b)在649~691℃(1200~1275℉)回火,然后空冷至室溫。
c)在593~621℃(1100~1150℉)回火,然后空冷至室溫。
13.4.3馬氏體不銹鋼的焊接和堆焊
13.4.3.1對于13.4.1節所列的馬氏體不銹鋼焊接件,應最低在621℃(1150℉)下進行熱處理,焊接工藝規程應經通過依照附錄C對取自焊接工藝評定試驗(WPQT)試塊的樣件所產生的硬度進行研究這樣的鑒定以證明此工藝有能力生產滿足指定硬度(最大248 HV10)的焊件。
13.4.3.2對于13.4.2節定義的低碳馬氏體不銹鋼焊接件,在首次冷卻至室溫后,應進行雙循環的焊后熱處理。雙循環焊后熱處理(PWHT)應包括在671~691℃(1240~1275℉)溫度區間內加熱,冷卻室溫,然后再在579~621℃(1075~1150℉)溫度區間內加熱。焊接工藝規程應經通過依照附錄C對取自焊接工藝評定試驗(WPQT)試塊的樣件所產生的硬度進行研究這樣的鑒定以證明此工藝有能力生產滿足指定硬度(最大275 HV10)的焊件。
13.4.3.3只可以對13.4.2所列之前已完成奧氏體化、淬火和雙重回火的母材進行焊接操作。馬氏體不銹鋼與其他材料(包括碳鋼、合金鋼和奧氏體不銹鋼)間的焊接不在本國際標準范圍之內。
13.4.3.4通過焊接、銀釬焊、或熱噴系統之類熱工藝在馬氏體不銹鋼上形成的堆焊層在酸性環境中的使用很令人滿意。這類情況下,如果超過了較低的臨界溫度,則部件必須根據己證明可使母材恢復到最大可接受硬度水平的工藝規程對其進行熱處理或去除熱應力。對于13.4.1定義的馬氏體不銹鋼焊接件,焊接工藝規程應經通過依照附錄C對取自焊接工藝評定試驗(WPQT)試塊的樣件所產生的硬度進行研究這樣的鑒定以證明此工藝有能力生產符合指定硬度(最大248 HV10)的焊件,而對于13.4.2定義的低碳馬氏體不銹鋼焊接件,應證明此工藝有能力生產具有可接受硬度(最大275 HV10)的焊件。
13.5奧氏體不銹鋼
13.5.1化學成分符合表3的規定,且經固溶退火和淬火處理或經固溶退火和熱穩定化處理后,最大硬度為22HRC的奧氏體不銹鋼是可以接受的,條件是不含以增強機械性能為目的的冷作處理。添加提高機加工性能的鉛或硒元素的奧氏體不銹鋼是不允許的。
表3奧氏體不銹鋼的化學成分要求
a為了優化鑄件的特性,通常“奧氏體”不銹鋼鑄件的化學成分與它們的完全奧氏體化的鍛件不同。這類合金大多是內部平衡的以容納某些鐵素體,這樣會使其局部產生磁性。
13.5.2不在清單之列的元素,例如鉬、氮、鈦、鈮等是允許的,前提是要滿足表3所列的化
學成分要求。
13.5.3較高含碳量的UNS S30900和UNS S31000(高達其相應規范所設定極限)是允許的。
13.5.4用于奧氏體不銹鋼的焊接和堆焊的焊接程序不要求為熱影響區(HAZ)硬度驗證進行任何的硬度研究或硬度試驗。
13.6特定的奧氏體不銹鋼牌號
13.6.1經固溶退火、熱軋(熱/冷作)或冷作,最大硬度為35HRC的奧氏體不銹鋼UNS S20910是允許的。
13.6.2用于UNS S20910的焊接和堆焊的焊接程序不要求為熱影響區(HAZ)硬度驗證進行任何的硬度研究或硬度試驗。
13.7高度合金化的奧氏體不銹鋼
13.7.1經固溶退火處理或固溶退火和冷作處理、化學成分范圍符合規定、最大硬度為35HRC的高度合金化奧氏體不銹鋼是允許的。自由切削的高度合金化奧氏體不銹鋼是不允許的。
13.7.2高度合金化的奧氏體不銹鋼的化學成分要求:
a)%Ni +(2×%Mo)>30,并且Mo>2%,或者
b)蝕點抗力當量數(PREN)>40.0%
其中,蝕點抗力當量數(PREN)用公式(1)來確定:
PREN=%Cr+3.3(%Mo+0.5×%W)+16×%N(1)
13.7.3如規程ASTM E29中所定義的,為測定是與本國際標準要求的一致性,所有標準中規定的耐點蝕當量數數均為絕對限值。使用絕對方法時,所有的觀測值或計算值均不能圓整,其將直接與規定的限值進行比對。是否符合本規范要求將取決于比對的結果。
13.7.4耐點蝕當量數是基于真實化學成分而不是標定化學成分。標定化學成分僅用于一般的分類用。
注:對于本國際標準來說,PREN系數僅用于從化學成分的角度確定一組合金。用PREN系數預測相關的抗腐蝕性能不在本國際標準范圍內。
13.7.5用于高度合金化的奧氏體不銹鋼的焊接和堆焊的焊接程序不要求為熱影響區(HAZ)可接受硬度驗證進行任何的硬度研究或硬度試驗。
13.8雙相不銹鋼
13.8.1雙相不銹鋼的一般要求
......
13.8.1.4使用ASTM E140或ISO 18265的現有表將在雙相不銹鋼上測得的布氏硬度值不能轉換成洛氏硬度C。使用根據試驗導出的轉換表應由買方批準。
13.8.2雙相不銹鋼的焊接要求
所有的雙相不銹鋼鑄件和鍛件,其制造和焊補均按照通過使用如下從WPQT樣棒中取的試樣進行測試后的焊接評定工藝進行。
a)硬度測量應按照附錄C進行。平均硬度值不超過310HV。單個硬度值不能超過320HV。
b)鐵素體含量的測定應按照標準ASTM E562進行,堆焊區及熱影響區的平均鐵素體含量應在范圍內35%到65%之間。相對精度為10%或更低。
13.9沉淀硬化的不銹鋼
13.9.1奧氏體沉淀硬化型不銹鋼
化學成分與UNS S66286相符,最大硬度為35HRC的奧氏體沉淀硬化型不銹鋼是可以接受的,前提是經固溶退火處理和時效處理或經固溶退火和雙時效處理。
13.9.2馬氏體沉淀硬化型不銹鋼
13.9.2.1對17Cr-4Ni和的15Cr-5Ni等級的一般要求
最大硬度為33HRC,且處于H1150D狀態(根據13.9.2.3)節進行了熱處理)或H1150M狀態(根據13.9.2.4節進行了熱處理)的UNS S17400、UNS S15500鍛造馬氏體沉淀硬化不銹鋼是允許的。最大硬度為310HBW(最大30HRC),且處于H1150 DBL狀態(根據13.9.2.3進行了熱處理)的ASTM A747 CB7Cu-1和CB7Cu-2鑄件是允許的。符合本標準規定的沉淀硬化馬氏體不銹鋼在某些酸性環境現場使用中的表現令人滿意。但是,這些材料在NACE TM0177實驗室試驗中所表現出來的極限應力可能低于本標準規定的其他材料的極限應力水平。
13.9.2.2保壓螺栓用UNS S17400和UNS S15500材料的限制
當UNS S17400和S15500用于承壓栓接時,下列限制對這些材料適用于:
a)經兩次H1150處理的UNS S17400和UNS S15500不可用于承壓栓接用途。
b)經H1150M處理的UNS S17400或UNS S15500用于承壓栓接時,所適用的硬度應不超過29HRC。
13.9.2.3兩次H1150(H1150D、H1150 DBL)熱處理工藝
當將UNS 17400或UNS 15500材料熱處理至H1150狀態,應采用如下熱處理方法。
a)在1038±14℃(1900±25℉)固溶退火,然后空冷或適當的液體淬火至32℃(90℉)以下。
b)在621±14℃(1150±25℉)硬化至少4小時,然后空冷至32℃(90℉)以下。
c)在621±14℃(1150±25℉)硬化至少4小時,然后空冷。
d)如果需要獲得指定的硬度水平,可以采用在621±14℃(1150±25℉)進行另外的熱處理循環。
13.9.2.4 H1150M的熱處理工藝
當將UNS17400或UNS15500材料熱處理至H1150狀態,應采用如下熱處理方法。
a)在1038±14℃(1900±25℉)固溶退火,然后空冷或適當的液體淬火至32℃(90℉)以下。
b)在760±14℃(1400±25℉)硬化至少2小時,在進行第二次沉淀硬化之前,空冷至32℃(90℉)以下。
c)在621±14℃(1150±25℉)沉淀硬化至少4小時,然后空冷。
d)如果需要獲得指定的硬度水平,可以采用在621±14℃(1150±25℉)進行另外的熱處理循環。
13.9.2.5 UNS S45000
最大硬度31HRC的鍛造UNS S45000馬氏體沉淀硬化不銹鋼是可以接受的,前提是經過如下兩步的熱處理。
a)固溶退火。
b)在621℃(1150℉)沉淀硬化至少4小時。
13.9.3沉淀硬化不銹鋼的焊接要求
對于沉淀硬化不銹鋼焊接件,焊接工藝規程應經通過依照附錄C對取自焊接工藝評定試驗(WPQT)試塊的樣件的硬度進行研究這樣的鑒定以證明此工藝有能力生產符合表4的指定硬度的焊件。對于UNS S17400和S15500栓接材料不應實施焊接。
表4 沉淀硬化不銹鋼焊接件的最大硬度要求
14.有色金屬材料
14.1鎳合金
14.1.1固溶鎳合金
14.1.1.1化學成分應符合14.1.1.2規定、經固溶退火或退火處理的鍛造或鑄造固溶體鎳鉻鉬合金。
14.1.1.2固溶體鎳鉻鉬合金的化學成分要求:
a)鉻的最低含量19.0%,鎳+鈷的最低含量29.5%和鉬的最低含量2.5%,或者
b)鉻的最低含量14.5%,鎳+鈷的最低含量52%和鉬的最低含量12%。
14.1.1.3應不超過35HRC的鍛造UNS N06600。
14.1.1.4應不超過35HRC的鍛造UNS N08800。
14.1.1.5只有表5中所列出的固溶處理鎳-鉻-鉬合金才能用于冷作狀態,表5中所列出的其它要求也應滿足。
表5 冷作的鎳鉻鉬合金及最大硬度要求
14.1.1.6應不超過35HRC的鍛造UNS N04400和N04405,以及鑄造ASTM A494牌號M35-1、M35-2和M30C。
14.1.1.7用于固溶體鎳合金的焊接和堆焊的焊接程序不要求為熱影響區(HAZ)硬度驗證進行任何的硬度研究或硬度試驗。
14.1.2可沉淀硬化的鎳合金
14.1.2.1只有表6中列出的沉淀硬化型鎳合金是允許的。熱處理狀態和表6中所列出的最大硬度值要求應得到滿足。
14.1.2.2對于沉淀硬化鎳合金焊接件,焊接工藝規程應經通過依照附錄C對取自焊接工藝評定試驗(WPQT)試塊的樣件的硬度進行研究這樣的鑒定以證明此工藝有能力生產符合表6的具有滿足指定硬度的焊件。
14.2鈷鎳鉻鉬合金
14.2.1除非另有規定,最大硬度為35HRC的合金UNS R30003、UNS R30004、UNS R30035和BS 2HR 3是可以接受的。
14.2.2合金UNSR30003、UNSR30004、UNSR30035和BS2HR3的焊接要求不是本國際標準范疇。焊接要求應依照終端用戶(或終端用戶代理商)和制造商之間達成的協議。
14.2.3經冷軋和高溫時效處理(根據表7提供的時效處理工藝之一)、最大硬度為51HRC的UNS R30035是可以接受的。
表6 沉淀硬化鎳合金、其狀態及最大硬度要求
表7 UNSR30035熱處理
14.2.4經固溶退火,最大硬度為33HRC的鍛造UNSR31233是可以接受的。
14.2.5用于UNS R31233焊接的焊接規程不要求任何的硬度研究或硬度試驗來驗證在熱影響區的硬度。
14.3鈷鎳鉻鎢合金
應不超過35HRC的UNSR30605。
14.4鈦合金
14.4.1要想成功地應用本國際標準規定的各種鈦合金,必須遵循特定的指南。例如,在80℃(176℉)以上溫度,如果在含有H2S液態介質中,這些鈦合金與某些活性金屬(例如碳鋼)發生電化學耦接,則可能會出現氫脆現象。雖然沒有證明硬度與硫化應力開裂敏感性有關,但在用于表示合金不出現失效的最大試驗水平時,除了合金的高強度外,還包括了硬度。
14.4.2只有表8中所列的鈦合金才允許。熱處理狀態和表8中所列的對應的最大硬度值要求應滿足。
表8 鈦合金、條件及相應的最大硬度要求
14.4.3鈦合金的焊接要求不是本國際標準范疇。焊接要求應依照終端用戶(或終端用戶代理商)和制造商之間達成的協議。
14.5鋁合金
14.5.1鋁合金是可以接受的因為鋁合金對硫化應力開裂不敏感。但是,當鋁合金暴露在4.0~8.5的pH值范圍之外時會受到腐蝕,而且出現氯離子時也會有點蝕。
14.5.2用于鋁合金焊接的焊接規程不要求任何的硬度研究或硬度試驗來驗證在熱影響區的硬度。
14.6銅合金
14.6.1銅合金是允許的因為鋁合金對硫化應力開裂不敏感。但是,由于硫化物銅合金會受到腐蝕,而且如果存在NH3也會出現應力腐蝕開裂,就如在酸性精煉環境中經常提到的那樣。
14.6.2用于銅合金焊接的焊接規程不要求任何的硬度研究或硬度試驗來驗證在熱影響區的硬度。
15.裝配要求
15.1一般裝配要求
材料和裝配工藝應滿足第15條的要求。
15.2耐腐蝕堆焊層,硬質堆焊層以及覆蓋層
15.2.1碳化鎢硬質合金和陶瓷作為堆焊層是可以接受的。應用堆焊層之后,母材應滿足第13或14條有關分章節對母材的硬度要求。
15.2.2不同材料間的連接,例如通過銀釬焊焊接到合金鋼上的超硬質合金,是可以接受的。釬焊之后,母材應滿足第13或14條有關章節對母材的硬度要求。
15.2.3第13或14條列出母材作為堆焊層材料也是可以接受的,條件是這些材料形成堆焊層時,堆焊層能夠滿足相應條款的規定。應用堆焊層之后,母材應滿足第13或14條有關分條款對母材的硬度要求。
15.2.4鈷鉻鎢合金、鎳鉻硼和鎳硼(見SAE AMS4779中的規定)硬質合金堆焊層是可以接受的。應用堆焊層之后,母材應滿足第13條和第14條有關分條款對母材的硬度要求。
15.3焊接
15.3.1所有的焊接件都應滿足15.3列出的一般要求。第13條或第14條的相關材料條款或子條款為某些材料規定了特殊焊接要求,這時這些要求也是要滿足的。如果這些特殊焊接要求與本條款的要求相矛盾,則特殊材料的焊接要求應優先于這些一般要求。
15.3.2焊工和焊接程序應是根據AWS、API、ASME或其他適當的工業規范鑒定合格的。
15.3.3不同金屬間的焊縫(例如,用惰性高于母材的填充金屬焊接形成的焊縫和/或兩種不同的基本金屬焊接的焊縫)應滿足下列要求。
根據本國際標準,焊縫金屬在化學成分和機械性能方面必須非常接近于母材金屬,才是允許的。
15.3.4如果在焊接規程鑒定時對母材金屬或等同于堆焊金屬的母材金屬要求實施韋氏硬度研究時,應依照附錄C對取自焊接工藝評定試驗(WPQT)試塊的樣件的硬度進行研究并證明此工藝有能力生產符合指定硬度的焊件。焊件每個部分的硬度標準應符合第13條或第14條中相關材料條款或子條款對母材,或,對堆焊金屬,對等同于堆焊金屬的母材金屬的規定。
15.4碳鋼、合金鋼和馬氏體不銹鋼鍍層
15.4.1可接受的鍍層制造方法包括熱碾、爆炸粘接、堆焊和混合擠壓。
15.4.2鍍層材料應選自本國際標準第13條或第14條,并且應滿足相關條款或子條款對該合金規定的所有要求。
15.4.3有一系列影響鍍層部件硫化應力開裂抗力的因素,包括但不僅限于以下內容:
......
15.4.4對于這些因素或其他因素的評估不在本國際標準規定范圍之內。因此,終端用戶應規定底層材料是否必須滿足本國際標準的要求。
15.5標識的打印
15.5.1用低應力打印的標識(點、振動的和圓底V形)是允許的。
15.5.2在低應力區(例如,法蘭的外徑上)打印傳統的尖底V形鋼印是允許的。在高應力區打印尖底V形鋼印是不允許的,除非該件后續會接受熱處理以使硬度降至本國際標準相應條款規定的母材最大允許硬度要求。
15.6螺紋的加工
15.6.1機械切削螺紋
機械切削的螺紋工藝是允許的。
15.6.2冷作成形(套扣)螺紋
螺紋冷作成形后,螺紋部件應滿足第13條或第14條對制作螺紋的母材所規定的熱處理條件和硬度要求。
15.7冷作成形工藝
15.7.1所產生的冷作變形不會超過常規的機加操作(例如車削、鏜孔、軋制、螺紋加工或鉆孔)的冷作成形工藝(例如,拋光)是允許的。
15.7.2對滿足本國際標準要求的母材采用受控噴丸方式的冷作成形工藝是允許的,限制使用的彈丸尺寸為2.0 mm(0.080 in.),并且最大Almen強度應為10C。此工藝應根據SAE AMS2430進行控制。
16.栓接
16.1一般栓接要求
裸露于酸性環境(見第6條)的栓接和緊固件所用材料應滿足第16條的要求。最終用戶(最終用戶代理人)應負責根據16.2和16.3定義確定栓接是裸露的還是非裸露的。
16.2裸露的栓接
16.2.1直接裸露于酸性環境中的栓接應滿足第13條或第14條的要求。
16.2.2地下用、包有絕緣材料、配有法蘭保護裝置或在其他方面并不是直接裸露于大氣中的外部栓接和緊固件,并用于含有酸性環境的管道或設備上,則這些外部栓接和緊固件應被視為裸露于酸性環境中,因此應滿足第13條或第14條的要求。
16.2.3用戶和設計者應認識到某些情況下使用滿足這些要求的栓接時有必要降低連接件的強度和設備的壓力額定值。
16.2.4當合金UNS S17400和UNS S15500用于承壓栓接時,特殊的限制條件適用于這些合金。(見13.9.2.2)。
16.2.5表9專門制定了滿足第13條或第14條要求的栓接和螺母材料。滿足第13條或第14條要求的其他材料也是允許的。
16.2.6鋅或鎘涂層不應用于酸性環境中的螺栓、螺母、螺釘或其他緊固件。這些涂層會增強氫氣在表面的生成,能促使氫裂。
表9 滿足第13條和第14條要求的普通栓接材料
16.3非裸露的栓接
非裸露的栓接和緊固件可按相應的標準(例如,ASTM A193、ASTM A194和ASTM A320)提供。要視為“非裸露”,栓接必須被用于不直接裸露于酸性環境,并且任何時間都必須直接裸露于大氣中的法蘭或其他零件的外部(見16.2)。
17.鍍層、噴涂和擴散工藝
17.1金屬涂層(電鍍或化學鍍層)、轉換涂層和塑料涂層或襯里在防止母材硫化應力開裂方面是不允許的。此類涂層的任何其他用途(例如,耐磨或耐腐蝕)的使用不在本國際標準規定范圍之內。
17.2如果柱低于待處理材料的下臨界溫度進行擴散處理,氮化是可接受的表面擴散處理工藝。但表面擴散處理工藝作為防止硫化應力開裂的一種方法,則是不允許的。
注:不能期望氮化處理可以降低SSC抗力,然而已有情況表明氮化處理通過將溶液中的鎳去除而可以降低不銹鋼的耐腐蝕性。設計者考慮氮化處理時要注意該事項。
18.特殊部件
18.1特殊部件的一般要求
包括儀器、控制裝置、密封件、軸承和彈簧在內的這些特殊部件,如果在裝置正常運轉過程中,是直接裸露于酸性環境的,則其金屬材料應滿足第18條的要求。第1條提供了確定本標準對特殊用途適用性的原則。
18.2軸承
18.2.1直接裸露于酸性環境中的軸承應用第13條或第14條的材料制造,18.2.2規定的除外。為了確保設備功能的正常運轉,由其他材料制造的軸承應該與酸性環境相隔離。
18.2.2經冷作,鎳鉻鉬鎢合金UNS N10276作為軸承銷(例如芯銷)是允許的。硬度不應超過45HRC。
18.3彈簧
18.3.1直接裸露于酸性環境中的彈簧應用第13條或第14條的材料制造,18.3.2到18.3.4規定的除外。
18.3.2經冷作和時效硬化,鈷鎳鉻鉬合金UNS R30003用作彈簧是允許的。硬度應不超過60HRC。經冷作和時效硬化(在不低于649℃(1200℉)溫度下時效至少4小時),合金UNS R30035用作彈簧是允許的。硬度應不超過55HRC。
18.3.3經冷作和時效硬化,鎳鉻合金UNS N07750用作彈簧是允許的。硬度應不超過50HRC。
18.3.4經冷作和時效硬化,UNS N07090用作壓縮器閥門的彈簧是允許的。硬度應不超過50HRC。
18.4儀器和控制裝置
18.4.1儀器和控制裝置的一般要求
18.4.1.1直接裸露于酸性環境的儀器和控制裝置部件應由第13條或第14條的材料制造。
18.4.1.2 UNS S31600奧氏體不銹鋼,高度合金化的奧氏體不銹鋼(見13.7),或鎳合金(見14.1)壓縮管件、屏蔽裝置、儀表或控制管節是可以接受的,即使這些部件可能會不滿足第13條或第14條的材料要求。
......
18.5密封環和墊片
18.5.1直接裸露于酸性環境中的密封環應由滿足第13條或第14條要求的材料制造。
18.5.2鍛造或離心鑄造ASTM A351牌號CF8或CF8M材料制造的、在鑄態或固溶退火條件下的奧氏體不銹鋼API壓縮密封環和墊片是允許的。硬度不應超過160 HBW(83 HRBS)。
18.6止動環
18.6.1直接裸露于酸性環境中的止動環應由第13條或第14條相應的材料制造,18.6.2規定的除外。
18.6.2最初處于RH950固溶退火和時效狀態的沉淀硬化不銹鋼合金UNS S15700止動環,如果進一步進行如下三步熱處理,使其硬度達到30~32HRC,則是允許的。
a)在621℃(1150℉)回火4h 15min,然后在靜態空氣中冷卻至室溫。
b)在621℃(1150℉)回火4h 15min,然后在靜態空氣中冷卻至室溫。
c)在566℃(1050℉)回火4h 15min,然后在靜態空氣中冷卻至室溫。
18.7特殊工藝部件
18.7.1無論是鑄造、粉末冶金工藝、還是熱力學工藝的鈷鉻鎢和鎳鉻硼合金均是允許的。
18.7.2無論是鑄造的還是陶瓷化的碳化鎢合金均是允許的。
19.閥門
19.1對于裸露于酸性環境的閥門(見第6條),閥門應滿足第19條的要求。裸露于酸性環境中以及裝配件為非硬度受控件的閘門的失效模式是閘板下落,會造成閥門不可操作。
19.2新閥門或經重新處理的閥門(包括內部部件)應由第13條或第14條中的材料制造或重新制造。
20.壓縮機和泵
20.1裸露于酸性環境(見第6條)中的壓縮器和泵的部件應由第13條或第14條中的材料制造,20.2到20.3規定的除外。
20.2灰鑄鐵ASTM A27835或40級灰鑄鐵和球墨鑄鐵ASTM A395用作壓縮機氣缸、襯里、活塞和閥門是允許的。鋁合金ASTM B26 A03550-T7用作活塞是允許的。鋁、軟碳鋼和低碳軟鐵用作處理酸性氣體的壓縮機墊片是允許的。
20.3含碳量為0.28~0.33%,最大屈服強度為620MPa(90ksi)的UNS G43200和UNS G43200的改良合金用作壓縮機葉輪是允許的,條件是這些合金應按照如下的三步熱處理工藝進行熱處理。
a)奧氏體化然后淬火。
b)至少在621℃(1150℉),但要低于下臨界溫度回火,然后在第二次回火前冷卻至室溫。
c)至少在621℃(1150℉),但低于首次回火溫度回火,然后冷卻至室溫。
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