原油中含有环烷酸和硫较高时，对炼油设备的腐蚀性将非常严重。在高温条件下油品中的环烷酸对
调节阀密封面冲刷腐蚀造成设备泄漏的事故时有发生，给装置安全生产带来很大威胁。我们通过对几种
阀门密封面常用堆焊材料的性能对比试验，选择SF-5T堆焊阀门密封面用于含环烷酸介质的工况应用，取得了满意的效果。本文仅阐述抗腐蚀阀门密封面堆焊SF-5T的应用实践。
一、环烷酸腐蚀的机理
1、较高温度的环烷酸腐蚀
环烷酸包括CnH2
n-1COOH、CnH2
n-3COOH和CnH2
n+1COOH，3种羧酸往往存在于原油中。其混合比例依原油产地而异。环烷酸在原油中的含量用酸值高低表示。近年来原油中含环烷酸值高达5（mgKOH/g），含硫量高达0.34%。环烷酸低温时腐蚀性不强。在180～400℃环烷酸的腐蚀性，随温度的升高而增强。在较高温度下，环烷酸不仅与铁直接作用产生腐蚀，还能与腐蚀产物如硫化亚铁反应，生成可溶于油的环烷酸铁。腐蚀反应式为
2RCOOH+Fe→Fe（RCOO）
2+H
2↑
2RCOOH+FeS→Fe（RCOO）
2+H
2S
当环烷酸与腐蚀产物反应时，不但破坏了具有一定保护作用硫化亚铁膜，同时游离出来的硫化氢又可进—步腐蚀金属。式中R代表环烷基，Fe（RCOO）
2可溶于油。在高温下硫化物分解并释放出H
2S，H
2S与铁反应，生成
H
2S+Fe→FeS+H
2↑
因此，在阀门密封面上，保护膜被破坏处，就会暴露出新的金属表面，而使腐蚀继续进行。
2、环烷酸腐蚀特性
在原油加工过程中发现，原油的酸值越高，阀门密封面腐蚀越快。其腐蚀特性表现为均匀层状腐蚀。装置的压力，介质的流速对环烷酸腐蚀影响很大，高流速介质使阀门密封面腐蚀加剧。原油中所含的水为碱性水，在含碱原油中形成的环烷酸钠，将加速阀门密封面环烷酸腐蚀。
3、低温部位HCl-H2S-H2O系统的腐蚀
低温部位的腐蚀是指塔顶上部和塔顶冷凝、冷却系统的腐蚀。低温腐蚀与原油中所含的氯盐和硫化物有关。氯盐在有水存在时在一定温度下水解成氯化氢。原油在加工过程中硫化物分解生成H
2S，在低温部位HCl、H2S和凝结水形成HCl-H
2S-H
2O体系。HCl以盐酸的形态存在，腐蚀性很强，它可以与铁直接反应，也可以与硫化铁腐蚀产物反应，后者是H2S与铁反应的产物。一般情况下，硫化亚铁可以成为保护膜覆盖铁不再暴露在腐蚀介质中，但由于盐酸的作用，保护膜被破坏，因而在HCl-H
2S-H
2O体系中铁不断的被腐蚀。常压塔顶和减压空冷阀门密封面就属于这种典型的低温系统腐蚀。
低温部位抗HCl-H
2S-H
2O体系中阀门密封面防腐措施可以选用合适的阀门密封面堆焊材料解决，也可以采用其他工艺措施加以缓解。
4、选择抗环烷酸腐蚀阀门堆焊材料的技术要求
阀门堆焊材料的选择应有良好的抗环烷酸的高温腐蚀和抗HCl-H
2S-H
2O低温腐蚀性能。密封面堆焊材料应具有良好的抗冲蚀性，抗擦伤性、热态组织稳定性、抗热疲劳性能，密封面材料应具有—定的常温和高温硬度和硬度稳定性、抗磨损等性能。此外还应具有良好的堆焊工艺性，和一定的性价比。
二、材料性能试验及金相分析
1、挂片腐蚀试验
选用316L、HS111（钴基合金）、SF-5T三种合金材料做为抗环烷酸腐蚀对比试验。三种合金材料制成相同尺寸挂片放在管路中进行腐蚀对比试验。目的是寻找抗环烷酸腐蚀性能优良的阀门密封面堆焊材料。
试验条件:
在管路工况条件下进行挂片腐蚀对比试验，是将SF-5T和HS111（钴基合金）挂片放在管路中最苛刻的位置，316L片处于管路中一般的位置。挂片位置处在常减压减二线管路。介质的压力PN≤4MPa、T=280～400℃、介质为含环烷酸原油酸值mgkon/g<5。
第一次三个月挂片的腐蚀对比结果如表1
笫二次两年时间挂片腐蚀对比结果如表2。
2、在强酸、强碱介质中的腐蚀试验
试验表明，常温状态下3种材料在HNO
3溶液中都没有腐蚀。在H
2SO
4溶液中D547Mo没腐蚀，SF-5T次之、HS111最差。在HCl溶液中HS111最好，SF-5T次之，D547Mo最差。在NaOH溶液中都没有腐蚀。沸腾状态下，SF-5T在H
2SO
4、HCl溶液中耐腐蚀性最好，D547Mo次之，HS111最差。在NaOH溶液中HS111的耐腐性优于D547Mo和SF-5T新材料（表3）。
分析常温及沸腾状态下的腐蚀结果，SF-5T新材料综合耐腐蚀性能较好，优于D547Mo和HS111钴基合金，可以满足抗环烷酸腐蚀阀门密封面的使用要求。
3、抗气蚀性试验
抗冲蚀性对比试验是在转盘冲蚀试验装置上进行的。试验时圆盘转速3000r/min。室内压力0.1MPa、室温25℃、试验时间23h。试验按各试件失重衡量，试验结果见表4。
抗冲蚀系数越大，材料的抗冲蚀性越好。—般选择0Cr18Ni9（A102焊条）不锈钢抗冲蚀系数为1。从表5中可以看出SF-5T合金的抗冲蚀系数是A102不锈钢的12.8倍。
4、抗擦伤性能试验
抗擦伤试验是模拟
闸阀密封面的使用状态，非定量地检查堆焊金属的磨损性能试验。闸阀密封面在启闭时受到很大的挤压力，随着温度的升高，金属硬度和强度逐渐降低，金属间抗擦伤性也相应降低。在高温状态下抗高温擦伤性能尤为重要。常温擦伤试验用开始出现第一次擦伤的往复次数衡量（表5）。高温擦伤试验是固定擦伤次数，用擦深比（擦伤深度μm/试块移动距离m）表示（表6）。
从表5可知常温状态下SF-5T的抗擦伤性能比D547Mo好。这是因为SF-5T中含有较多Mn，具有一定的冷作硬化特性，大量的含硼量也增加了抗擦伤性能。由此可见，合金系统的合金成分、组织、硬度，直接影响金属的抗擦伤性能。
材料在高温状态下擦伤，所得的擦深比越小，抗高温擦伤性越好。从表6可知，D547Mo在400℃和470℃的擦深比要比SF-5T小一些，而在450℃情况下，又不如SF-5T新材料好。从试验结果得知，SF-5T与D547Mo的抗高温擦伤性能相仿。从试验结果得知，SF-5T新材料的抗高温擦伤性能能够满足—些高温阀门运行的需要。
5、堆焊金属的化学成分、硬度及金相分析
3种堆焊金属成分和硬度如表7，SF-5T堆焊金属是铁基Cr-Mn-B合金系统加Mo、W、V等强化元素组成。SF-5T是作为代替D547Mo和HS111钴基合金而研制的阀门堆焊材料。
SF-5T的金相组织是以奥氏体（γ）为基体，含有少量的铁素体（α）。第二相是以骨络状的网状共晶硼化物（Fe
2B、Cr
2B），并有一定量的条状M
23（C1B）6型硼碳化合物和圆豆状的复合化合物。堆焊金属的硬度32～40HRC。
三、SF-5T堆焊工艺
SF-5T合金焊条堆焊时电弧稳定，成型良好，脱渣容易。堆焊中小件不需预热，堆焊工艺性良好。在碳纲（WCB）、奥氏体不锈钢（CF8、CF8M）、合金钢（C5或C12）、高温钢（CF3、CF3M）闸阀阀件上，按一定的堆焊工艺，可以堆焊DN50～500口径的闸阀产品。密封面加工后经着色渗透检查，没有裂纹、气孔缺陷。SF-5T堆焊合金抗裂性良好。密封副都堆焊同一种SF-5T材料，不搞硬度差配对。
1、堆焊应注意的问题
a、焊条使用前须经300℃烘干，保温2h后方可使用。以防止堆焊时产生气孔。
b、堆焊前检查待堆焊加工面是否有气孔、夹渣、裂纹等缺陷，必要时进行着色渗透检查。如有缺陷应清理干净，补焊加工后再行堆焊。
c、堆焊时焊工要按图纸和工艺要求，保证堆焊、机加工后达到图纸要求。尽量保证一次堆焊合格，避免局部冷补焊产生裂纹。
d、闸板件预热温度的选择见表8。
注:（1）密封面硬度35～40HRC或PN≥6.4MP
a闸板较厚时;DN≥250闸板堆焊后应立刻放在200℃的电炉中保温缓冷，待同口径全部工件堆焊完，一起升温回火。
（2）当各种尺寸和结构型状的闸板材质为WCB或C5（C12）时，可以在闸板上先堆焊一层A102不锈钢过渡层，不用加工，再在上面堆焊两层SF-5T焊条即可。可把这些材料视为奥氏体不锈钢件处理，不再另给预热规范数据。
e、DN≤400的不锈钢阀座可以不预热堆焊，DN≥450不锈钢阀座堆焊前需预热200℃。
f）WCB、C5、C12基体堆焊SF-5T之前可先在工件上堆焊一层不锈钢过渡层，不必加工，在上面直接再堆焊两层SF-5T焊条，然后再加工密封面尺寸，要保证SF-5T堆焊层加工为2.5mm高度。毛坯粗加工时要考虑其总体尺寸。
2、堆焊操作要点
a、SF-5T焊条采用直流反极性接法，焊条接正极，工件接负极。
b、闸板和阀座堆焊2～3层。密封面加工高度最少215mm。
c、同—直径SF-5T焊条堆焊时如采用大电流堆焊，因熔渣较薄，可不清渣继续堆焊第二层。如用小电流堆焊，因熔渣较厚，应清除第一层熔渣之后再焊第二层，要控制堆焊金属的宽度和高度，防止堆焊层不够加工。
3、堆焊层补焊
a、SF-5T堆焊层局部冷补焊易产生裂纹，因此不允许局部冷补焊。
b、补焊有两种办法。一种是将有缺陷的堆焊金属加工去除重新堆焊。另一种是局部清除缺陷后将工件预热300～400℃，出炉后立即用SF-5T焊条局部补焊。
4、堆焊后回火处理
所有用SF-5T焊条堆焊的阀件（包括补焊件）都要进行550℃消除应力回火处理。保温时间按工件厚度每25mm保温1h计算。回火后再进行密封面机加工。
四、结论
据统计1992～2000年，用SF-5T焊条共堆焊各种规格的闸阀807台，产品中约有1/3是抗环烷酸阀门，产品规格为DN50～500，堆焊阀件有WCB、304、316等材质，经锦西、锦州炼油化工总厂等单位使用，效果良发。SF-5T焊条堆焊阀门密封面解决了抗环烷酸腐蚀问题，同时也是一种良好的抗硫阀门新型堆焊材料（天燃气中抗H
2S应力腐蚀裂纹和原油中抗环烷酸和高硫的均匀层状腐蚀），2001年获得发明专利证书（证书号:ZL9511209113）。
参考资料
高清宝，黄艰生，苏志东，等。SF-5T用于抗环烷酸腐蚀阀门堆焊的研究（J）。门，1999，（2）。
高清宝，黄艰生，苏志东，等。高温耐腐蚀阀门密封面堆焊合金SF-5T的研究及应用（A）。第五届全国阀门与管道学术活动论文集（C）。合肥:机械工业部合肥通用机械研究所，1999。
