应用领域广泛
氯碱工业的蒸发器
氯碱法制碱分为离子膜法和隔膜法两种工艺。离子膜法制碱过程中,次氯酸盐很低,用镍制蒸发器寿命可达7~8年。我国约90%的碱是有隔膜法生产的,生产过程中形成较多的次氯酸盐。含次氯酸盐的碱溶液中,纯镍的抗蚀性降低,寿命短,仅一年有余。为了延长使用寿命,齐鲁石化曾高价进口一台高铬铁素体不锈钢的蒸发器。但是,该设备中使用的高铬铁素体的碳含量不够低,在焊接后易发生晶界腐蚀,只好将其管板接头改用胀接,由于胀接处残余应力过大,使用寿命也仅三年零四个月。我国现有近2000台浓缩碱的蒸发器。因此,急需碳含量低,焊后不会有晶界腐蚀的高铬铁素体不锈钢。预计每年要造几百台蒸发器,需上千吨超纯高铬铁素体不锈钢。制碱过程中,一般的奥氏体不锈钢的均匀腐蚀率很小,但在氯离子的作用下,可能发生孔蚀和应力腐蚀破裂,所以不宜选用。钛在盐水中有优异的耐腐蚀性能,但在PH<8的盐水中,温度超过130℃时,会产生缝隙腐蚀。但在精制工艺中
蒸汽加热器需要进行热交换,所以现大多用钛来制造。超纯高铬铁素体不锈钢有极好的抗盐水能力,可以代替钛作蒸汽加热器的材料。
另外,目前离子膜法蒸发器用材,一效汽箱加热管,由于金属壁温均在150℃以上,加热管材均采用工业纯镍N6;二效汽箱加热管的金属壁温较低,普遍使用00Cr17Ni7Mo2(316L)。一效蒸发罐体的液相部分用镍(N6),汽相部分用超低碳奥氏体不锈钢;二效罐体用00Cr18Ni10(304L)。双效顺流工艺则一、二效均需用镍材。从材料性价比来看,都可用超纯高铬铁素体不锈钢代替。
海水淡化
热法需将海水加热到120℃,让其快速蒸发,再在导热管外冷凝成淡水。该装置中的部件,应力腐蚀倾向严重,需要用耐应力腐蚀的材料。主要如泵、轴、叶轮及蒸发罐、分离器、脱气装置等,但主要的是传热管。以100000m3/天的淡水装置为例,约需2200t传热管。海水淡化装置是沿海核电站不可缺少的配套装置,现我国每年要建数套60万Kw以上的核发电装置。
海水淡化装置也是海上采油平台和某些沿海城市所需要的。制造海水淡化装置,特别是高度浓缩盐分水的处理,使用的材料是镍、钛,至少现用材料多为铜镍合金等。超纯高铬铁素体不锈钢,形成系列,是适合不同层次要求的耐腐蚀材料,具有性价比的特殊优势。
烟气脱硫装黄口
随着我国电力工业的高速发展,燃煤对大气污染,产生极大危害。所以国家规定,新建发电厂必须配有脱硫装置,否则不得验收投产;老电厂也要求限期配以脱硫装置。估计年需上百套脱硫装置,每套装置约需几十吨耐蚀合金,年共计约需几千吨。
在烟气脱硫过程中,氯化物将浓缩到十几万PPm,因而对耐蚀材料有严重的应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀倾向。因此,主体关键设备必须用镍铬钼耐蚀镍基合金。,如C-276、C22等,次要设备也需选用高镍铬钼耐蚀合金,如00Cr21Ni25MoCu2等。据资料显示,我国每年为了生产脱硫装置由德国克虏伯公司进口C-276等耐蚀合金5000多吨。超纯高铬铁素体不锈钢可以说是能够替代这些昂贵合金的首选材料。
纸张漂白
纸张漂白多用氯气、碱、次氯盐等,对应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀敏感,因而关键设备需选用镍铬钼耐蚀镍基合金,如C-276,次要设备可选用高镍铬钼耐蚀合金,如00Cr20Ni25Mo4.5Cu和高镍铬氮耐蚀合金,如00Cr20Ni18Mo6CuN等。高铬铁素体不锈钢在耐蚀性方面可以代替这些材料。而且,比奥氏体型的合金具有更好的传热等物理性能和更高强度的力学性能。所以在许多零部件中,都可以应用。
磷肥生产
磷肥生产中,溶液中含有100~750ppm氯离子,且在高温条件下运行,对应力、点蚀、缝隙腐蚀敏感,需要用抗应力腐蚀的高镍铬钼耐蚀合金,如00Cr26Ni35Mo3Cu3、OOCr27Ni31Mo4Cu等合金。根据高铬铁素体不锈钢优良的耐蚀性能完全可以替代上述合金,而且具有强力的性价比优势。
盐酸生产
盐酸是腐蚀性最强的酸。生产盐酸的设备非镍钼耐蚀镍基合金莫属。根据实验数据,只有超纯高铬铁素体不锈钢能够经受盐酸生产环境的考验,所以,许多部件可以使用超纯高铬铁素体不锈钢替代。
设计选材的新方向
作为选材,高铬铁素体不锈钢与钛相比,钛的最大优点是密度小,但它的弹性模量小,仅约高铬铁素体不锈钢的一半左右。传热管多位细而长的管材,在力的作用下,易产生失稳,发生振动,造成疲劳折断。在相同的长度、管径和壁厚下,合金的弹性模量与失稳力成正比关系。海水淡化和发电厂的冷凝器中,钛管曾发生过该类事故。因此,为了防止疲劳折断,要求加厚管壁,或缩短长度,因而它的低密度优点也被抵消了。高铬铁素体不锈钢不仅比纯钛便宜,且工艺性能好,可以方便地生产无缝管,能够应用于例如核电、制碱、煤化工等重要领域,而钛管目前只大多为焊管,所以高铬铁素体不锈钢从应用领域及性价比等商品角度来评价,优势更加明显。
与现在采用的镍基合金相比,超纯高铬铁素体不锈钢具有同样的耐蚀性能,而且强度高、结构稳定性好、导热性好。所以在设计上可以选用更轻、更薄的材料,实现更合理的结构。不只是材料单价较低,体现在部件、结构上,达到更加优良的性价比。
与双相钢相比,高铬铁素体不锈钢价格更低,耐蚀性更好,加工性良好,而且维修的适应性更好。
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