1、Duplex SAF 2205：双相不锈钢双相不锈钢（Duplex Stainless Steel，简称 DSS） ，指铁素体与奥氏体各约占 50%， ，一般较少相的含量最少也需要达到 3O%的不锈钢。双相不锈钢从 20 世纪 40 年代在美国诞生以来，已经发展到第三代。它的主要特点是屈服强度可达 400-550MPa，是普通不锈钢的 2 倍，因此可以节约用材，降低设备制造成本。在抗腐蚀方面，特别是介质环境比较恶劣（如海水，氯离子含量较高）的条件下，双相不锈钢的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能明显优于普通的奥氏体不锈钢，可以与高合金奥氏体不锈钢媲美。双相不锈钢具有良好的焊接性能，与铁素
2、体不锈钢及奥氏体不锈钢相比，它既不像铁素体不锈钢的焊接热影响区，由于晶粒严重粗化而使塑韧性大幅降低，也不像奥氏体不锈钢那样，对焊接热裂纹比较敏感。双相不锈钢由于其特殊的优点，广泛应用于石油化工设备、海水与废水处理设备、输油输气管线、造纸机械等工业领域，近年来也被研究用于桥梁承重结构领域，具有很好的发展前景。双相不锈钢与奥氏体以及铁素体不锈钢的比较所谓双相不锈钢是在其固淬组织中铁素体相与奥氏体相各占一半，一般最少相的含量也许要达到 30%。由于两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使DSS 兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下：（1）屈服强度
3、比普通奥氏体不锈钢高一倍多，且具有成型需要的足够的塑韧性。采用双相不锈钢制造储罐或压力容器的壁厚要比常用的奥氏体减少 30-50%，有利于降低成本。（2）具有优异的耐应力腐蚀破裂的能力，即使是含合金量最低的双相不锈钢也有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀破裂的能力，尤其在含氯离子的环境中。应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。（3）在许多介质中应用最普遍的 2205 双相不锈钢的耐腐蚀性优于普通的 316L 奥氏体不锈钢，而超级双相不锈钢具有极高的耐腐蚀性，再一些介质中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奥氏体不锈钢，乃至耐蚀合金。（4）具有良好的耐局部腐蚀性能，与合金含量相当的奥氏体不锈钢
4、相比，它的耐磨损腐蚀和疲劳腐蚀性能都优于奥氏体不锈钢。（5）比奥氏体不锈钢的线膨胀系数低，和碳钢接近，适合与碳钢连接，具有重要的工程意义，如生产复合板或衬里等。（6）不论在动载或静载条件下，比奥氏体不锈钢具有更高的能量吸收能力，这对结构件应付突发事故如冲撞，爆炸等，双相不锈钢优势明显，有实际应用价值。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的弱势如下：（1）应用的普遍性与多面性不如奥氏体不锈钢，例如其使用温度必须控制在 250 摄氏度以下。（2）其塑韧性较奥氏体不锈钢低，冷，热加工工艺和成型性能不如奥氏体不锈钢。（3）存在中温脆性区，需要严格控制热处理和焊接的工艺制度，以避免有害相的出现，损害性能。与铁
5、素体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下：（1）综合力学性能比铁素体不锈钢好，尤其是塑韧性，不象铁素体不锈钢那样对脆性敏感。（2）除耐应力腐蚀性能外，其他耐局部腐蚀性能都优于铁素体不锈钢。（3）冷加工工艺性能和冷成型性能远优于铁素体不锈钢。（4）焊接性能也远优于铁素体不锈钢，一般焊前不需预热，焊后不需热处理。（5）应用范围较铁素体不锈钢宽。与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的弱势如下：合金元素含量高，价格相对高，一般铁素体不含镍。综上所述，可以概括地看出 DSS 的使用性能和工艺性能的概貌，它以其优越的力学与耐腐蚀综合性能赢得了使用者的青睐，已成为既节省重量又节省投资的优良的耐蚀工程材料。双相不锈钢为
6、什么称双相？奥氏体+铁素体双相不锈钢是指不锈钢中既有奥氏体又有铁素体组织结构的钢种，而且此二相组织要独立存在，含量都较大，一般认为最少相的含量应大于 15%。而实际工程中应用的奥氏体+ 铁素双相不锈钢（习惯称 + 双相不锈钢或双相不锈钢）多以奥氏体为基并含有不小于 30%的铁素体，最常见的是两相各约占 50%的双相不锈钢。双相不锈钢英文简写是 DSS(Duplex Stainless Steel)。 由于具有 + 双相组织结构，双相不锈钢兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。与铁素体不锈钢相比，+ 双相不锈钢的韧性高，脆性转变温度低。耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高；同时又保留了铁素体不锈钢
7、的一些特点，如 4750C 脆性、导热系数高、线膨胀系数小、具有超塑性、有磁性等。与奥氏体不锈钢相比，+双相不锈钢的强度高，特别是屈服强度显著提高，且耐晶间腐蚀、耐应力腐蚀、耐腐蚀疲劳等性能有明显的改善。+ 双相不锈钢又分为 Cr-Ni 型和 Cr-Mn-N 型。目前实际工程最常用的 + 双相不锈钢是 Cr-Ni 型，可分为四类，低合金型、中合金型、高合金型及超级双相不锈钢型，见表 1-5。+ 双相不锈钢的性能主要受 和 相比例影响，研究结果表明： 和 相各占 50%时， + 双相不锈钢具有良好的耐腐蚀性能和焊接性能。在平衡状态下，+ 双相不锈钢两相比例主要是由钢中合金元素的含量来决定的即由铬
8、当量（Creq ）和镍当量（Nieq ）来决定的。如图 1-7，当双相不锈钢加热温度足够时，就会发生 - 转变，当达到 12001300OC 时，某些钢种可以呈现单相铁素体，急冷时会出现单相铁素体，冷却速度较慢时，析出的奥氏体量仍有可能不完全。在重新热处理后，新析出的奥氏体称为二次奥氏体 2,析出速度相当快，其形态呈针状呈羽毛状。二次奥氏体量随回火温度的提高和保温时间的延长而逐渐增加，而且体积也长大，这种状态的 +双相组织一般比较粗大，性能不好。当加热温度低于 10500C 时，碳化物可在 - 相界上形成，由于有相对高铬的铁素体供铬，相对高碳的奥氏体供碳，最易形成 Cr23 C6 型碳化物。碳
9、化物的长大消耗了相邻区域的铬量，加之铬在铁素体中的扩散速度很快，于是，这部分原来为铁素体随即转变为奥氏体，这样便形成了碳化物和奥氏体的聚集区。由于双相不锈钢绝大部分为超低碳，所以能析出的碳化物有限，尚不足以在 - 晶间（相界）上形成网状碳化物。因此，对超低碳双相不锈钢而言，一般不必担心碳化物析出带来的危害。合金元素的含量直接影响到双相不锈钢的相比例和有关性能。Ni 的主要作用是调整双相不锈钢有一个合理的相比例。N 是强烈形成奥氏体的元素，在双相不锈钢中，高温时 N 稳定奥氏体的能力也比 Ni 大，N 还能提高双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能。Cr 是保证双相不锈钢有合理相比例的主要铁素体形成元
10、素，随着 Cr 含量的增加，双相不锈钢耐蚀性也提高.Mo 是铁素体形成元素，Mo 能提高双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能，但 Mo 含量较高时，会增加钢的脆性。W 是铁素体形成元素， W 能提高双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能。Cu 能提高钢在还原性介质中的耐蚀性。在氯化物环境中影响孔蚀主要合金元素是 Cr Mo 和 N，为了描述合金元素含量与腐蚀性能之间的关系，学者们建立了数学关系式，其中应用最普遍的是称之为孔蚀力当量值（PRE）或称孔蚀指数的数学关系式：PRE(PREN)=%Cr+3.3x%Mo+Xx%N（其中 X=1030，通常 X=16）此关系式只考虑 Cr Mo 和 N 的影响时，可
11、表示为 PREN; 随后又建立了考虑其他元素的数学关系式。考虑 W 的影响时，表示为PREW；考虑 Mn 的影响时，表示为 PRE Mn；考虑 S P 的影响时，表示为 PRE(S+P)。PREW=%Cr+3.3X(%MO+0.5%w)+16x%NPRE Mn=%Cr+3.3x%Mo+30x%N-%MnPRE(S+P)=%Cr+3.3x%Mo+30x%N-123 X%(S+P)这此关系式给出了一个快捷的评估孔蚀抗力的方法。双相不锈钢的国内外应用双相不锈钢已实用化多年，尤其是当代超低碳含氮双相不锈钢克服了焊接方面的一些问题，结合双相不锈钢所具有的耐局部腐蚀和综合力学性能好的一些优点，为焊接结构材
12、料的大量推广应用创造了条件，近年市场销售量增加很快，加之随着超级双相不锈钢的步入市场，扩大了在一些苛刻介质中的应用，使双相不锈钢的应用范围不断拓宽，也积累了不少实际使用经验，为双相不锈钢的选用和新钢种的开发进一步创造了条件。双相不锈钢既有一般不锈钢的共性，也有他本身的特性规律，因此，在双相不锈钢的合理选用方面，除了必须遵循一般不锈钢的选用需要考虑的各种因素外，还需要考虑双相不锈钢的特性规律。本讲座将就双相不锈钢安全使用的几点限制和特殊要求以及在主要领域中的国内外应用作一介绍，其中涉及一些在使用中的失效事例分析，以求有助于双相不锈钢的正确选用。1. 双相不锈钢安全使用的几点限制和要求 需要对相比
13、例进行控制，最合适的比例是铁素体相和奥氏体相约各占一半，其中某一相的数量最多不能超过 65%，这样才能保证有最佳的综合性能。如果两相比例失调，例如铁素体相数量过多，很容易在焊接 HAZ 形成单相铁素体，在某些介质中对应力腐蚀破裂敏感。需要掌握双相不锈钢的组织转变规律，熟悉每一个钢种的 TTT和 CCT 转变曲线，这是正确指导制定双相不锈钢热处理，热成型等工艺的关键，双相不锈钢脆性相的析出要比奥氏体不锈钢敏感的多。双相不锈钢的连续使用温度范围为-50250，下限取决于钢的脆性转变温度，上限受到 475脆性的限制，上限温度不能超过300。双相不锈钢固溶处理后需要快冷，缓慢冷却会引起脆性相的析出，从
14、而导致钢的韧性，特别是耐局部腐蚀性能的下降。高铬钼双相不锈钢的热加工与热成型的下限温度不能低于 950，超级双相不锈钢不能低于 980低铬钼双相不锈钢不能低于 900，避免因脆性相的析出在加工过程造成表面裂纹。不能使用奥氏体不锈钢常用的 650-800的消除应力处理，一般采用固溶退火处理。对于在低合金钢的表面堆焊双相不锈钢后，需要进行 600-650整体消应处理时，必须考虑到因脆性相的析出所带来的韧性和耐腐蚀性，尤其是耐局部腐蚀性能的下降问题，尽可能缩短在这一温度范围内的加热时间。低合金钢和双相不锈钢复合板的热处理问题也要同此考虑。需要熟悉了解双相不锈钢的焊接规律，不能全部套用奥氏体不锈钢的焊
15、接，双相不锈钢的设备能否安全使用与正确掌握钢的焊接工艺有很大关系，一些设备的失效往往与焊接有关。关键在于线能量和层间温度的控制，正确选择焊接材料也很重要。焊接接头（焊缝金属和焊接 HAZ）的两相比例，尤其是焊接 HAZ 维持必要的奥氏体数量，这对保证焊接接头具有与母材同等的性能很重要。多层焊的有利，不能采用过低的线能量，TIG 焊时必须填丝等 ?这些都是有别于奥氏体不锈钢的焊接。在不同的腐蚀环境中选用双相不锈钢时，要注意钢的耐腐蚀性总是相对的，尽管双相不锈钢有较好的耐局部腐蚀性能，就某一个双相不锈钢而言，他也是有一个适用的介质条件范围，包括温度、压力、介质浓度、pH 值等，需要慎重加以选择。从
16、文献和手册中获取的数据很多是实验室的腐蚀试验结果，往往与工程的实际条件有差距，因此在选材时需要注意，必要时需要进行在实际介质中的腐蚀试验或是现场条件下的挂片试验，甚至模拟装置的试验。2.中性氯化物环境在加工工业中经常使用含有少量氯离子的淡水作为冷却水,导致在使用 304L,316L 等奥氏体不锈钢时,有产生应力腐蚀破裂(SCC)的危险, 这方面的损坏事例是相当多的, 而双相不锈钢正是可以代替常用的奥氏体不锈钢解决这一问题,尤其适用于由孔蚀引起的 SCC 场合.影响氯化物 SCC 的主要因素是:在特殊环境-材料组合的条件下,产生 SCC 的临界应力.介质的浓度,pH 值, 介质氧化还原的性质,特
17、别是溶氧或其他氧化杂质. 温度: 随温度升高 ,SCC 倾向加重,产生 SCC 的临界温度值是重要的参数,但也不是绝对的 ,还受其他因素的制约 ,例如通常认为 60是300 系不锈钢的 SCC 临界温度, 但是在 pH 值很低的情况下,316 钢可以在远低于 60就发生 SCC.正是由于影响 SCC 的因素复杂,因此, 在考虑双相不锈钢的使用条件时, 除了实验室的各种 SCC 数据和性能曲线外,值得重视的是实际使用的经验极其与实验室的 SCC 数据的对比与汇总.瑞典针对在通气的中性氯化物溶液中大量使用的 SAF2304,SAF2205 以及 Sanico28 钢作了氯离子浓度与温度关系的汇总图
18、.温度是一个很重要的参数，在较宽的 Cl浓度范围内 SCC 是否发生取决于温度，在通气的氯化物环境中几种双相不锈钢和奥氏体不锈钢的产生 SCC 的临界温度值分别为：钢种 临界（极限）温度304/304L 60!m 316/316L 60SAF 2304 (00Cr23Ni4N) 1503RE60 (00Cr18Ni5Mo3Si2) 175wSAF 2205(00Cr22Ni5Mo3N) 175-200中Sanicro 28 (00Cr27Ni31Mo3.5Cu) 200-250降低氧含量将显著提高临界温度值，根据试验数据和实际使用经验，3RE60 钢在高于 175不发生 SCC 的 Cl、O浓
19、度关系为：ClO 40ppm2 . 以上数据对双相不锈钢在中性氯化物环境中的选材有参考价值。有关文献根据一些厂家提出的双相不锈钢供货的指导意见，汇总出双相不锈钢氯化物 SCC 的判据如下:环境 结果18Cr 型0.1-1% Cl，7-10ppm O 175无破裂中20ppm Cl，1ppmO 295无破裂100ppm Cl 200无破裂22Cr 型100ppm Cl 200无破裂 e超级双相不锈钢100ppm Cl，通气 200无破裂纸浆生产中的“白液” 在屈服应力下150无破裂30%NaCl，110 在 90%屈服应力下 30d 无破裂1%NaCl， pH 4.8，5-10ppm O 在屈服
20、应力下250无破裂国内外积多年的使用经验，双相不锈钢在中性氯化物的介质中，尤其大量用作接触含 Cl 机冷却水的热交换器的管材，损坏事例不多，但是在有氯离子富集处或是含有 H2S 的酸性氯化物溶液中也会出现应力腐蚀破裂现象。此外，值得注意的是问题往往发生在制造工艺不恰当或是选材不配套而使设备失效的，举例如下：冷却水的热交换器的管材，损坏事例不多，但是在有氯离子富集处或是含有 H2S 的酸性氯化物溶液中也会出现应力腐蚀破裂现象。此外，值得注意的是问题往往发生在制造工艺不恰当或是选材不配套而使设备失效的，举例如下：中国机械论坛（中国机械行业门户社区） 一是一台聚乙烯混合气体冷却器，采用 SAF 22
21、05 换热管，304L 的管板，壳程介质为含 10v0ppm Cl的淡水。短期使用后发现始于管与管板间的缝隙腐蚀导致 304L 管板产生 SCC 损坏，这是选材不配套造成的失效。Z另一是一台反应器的同心盘管，8 个月使用后，在管外壁的弯曲部位（拱背）出现 SCC 裂机纹。冷凝水含 Cl很低( 10ppm，操作温度 220。检查发现断裂发生在高塑性的形变区，硬度由 250HV 提高到 420HV，这是由于弯管（管外径60mm）时的强烈冷变形导致残余拉应力过高，在高温含 Cl环境中引起的 SCC。管芯在装配前应进行消除应力处理。2. 炼油工业 ? HA-Ce这是双相不锈钢使用较多的领域之一，主要用
22、在常减压蒸馏，催化裂化和加氢脱硫等装置。国内外都有成功的使用经验，也存在失效的事例。常减压装置在塔顶的低温轻油部位及冷凝冷却系统处于温度120的 HCl-H2S-H2O 腐蚀环境，尤其在炼制含盐、含硫高的原油时，Cl含量最高可达 2000-4000 mg/L，一般为 100 mg/L 左右，H2S 一般为32-65 mg/L，在此环境中碳钢会产生严重的均匀腐蚀，0Cr13 表现为点蚀，奥氏体不锈钢则为应力腐蚀破裂。当采用原油深度脱盐及综合工艺防腐后，Cl可控制在 20-30mg/L ，H2S32mg/L ，如果油品较杂，破乳剂不能很好适应时，脱盐达不到控制的 Cl含量，仍会带来设备的腐蚀问题。
23、早在 70 年代采用鲁宁输油管线油的南京炼油厂和济南炼油厂在这一系统中即采用了 00Cr18Ni5Mo3Si2 双相不锈钢，主要集中用于常减压塔顶衬里（或复合板） ，塔内构件，常顶空冷器，减顶增湿空冷器，减顶后冷水冷器管芯，油水分离器衬里等，取得良好的使用使用效果，最长的已使用 20 年。典型介质条件（以减顶冷凝水为例）：pH:7-8.3，Cl:16.51-499mg/L，一般150mg/L，H2S: 52.7-175.93mg/L（最高 1055mg/L）电 80 年代以后，在沿海的天津炼油厂先后使用了 4 台 00Cr18Ni5Mo3Si2 双相不锈钢的减顶后冷水冷器管芯，现在仍在服役。使
24、用最多的当属现在的镇海炼化公司,该公司是我国最大的炼油基地,加工能力为 1600 万吨,进入世界百强 .该公司早在 80 年代就使用了 4 台 00Cr18Ni5Mo3Si2 双相不锈钢的减压塔一,二级抽空冷却器管束的换热管.1998 年在 800 万吨/年常压塔塔顶部位全部换用了2205+20R 复合板, 8 台减压塔顶冷凝冷却器的管芯全部使用了国产2205 焊管和 2205+16MnR 复合板管板, 已连续运行 5 年. 催化裂化装置原油中除盐、硫等杂质外，在二次加工原料油中还含有 0.5%以上的氮化合物，经催化剂作用热解后，在催化裂化的分馏和吸收稳定部位出现 HCN-H2S-H2O 的腐
25、蚀环境。国内南京、济南等炼油厂先后用 00Cr18Ni5Mo3Si2 钢制作了催化吸收解吸塔的衬里，塔盘板和浮伐等，取得了良好的使用效果。国外在催化裂化装置的汽油再热器使用 3RE60（与国产 00Cr18Ni5Mo3Si2 钢相当）钢。加氢裂化，加氢处理装置80 年代以来国外采用 3RE60 和 SAF 2205（与国产的00Cr22Ni5Mo3N 钢相当）钢用作加氢裂化，加氢脱硫等二次加工装置中的空冷器，热交换器等的管束、管板和封头的较多，这方面既有不少成功的经验，也有失败的事例，国内采用的不多。这些设备处于 H2S-H2-NH3-H20 并含有 Cl的环境，也是湿 H2S 的系统。械技术
26、在加氢裂化装置中空冷器的腐蚀是比较严重的， 瑞典自 1983 年开始有 10 台空冷器使用的是 SAF 2205 钢，流出物的 KP 值（流出物的腐蚀系数 KP=mol%NH3mol%H2S）范围为 0.1-1，Cl20ppm，压力 12MPa，入口流速 6 m/s，入口温度 130，设备经数年的运行，没有发生腐蚀或磨损腐蚀。美国在 California 一个炼油厂的三台热交换器管芯陆续都使用了3RE60 钢，1992 年检查时，情况良好。另一家 US 石油公司的几台空冷器（工艺物流中含 65-85%H2，炭氢化合物，H2S ，5-8MPa，110-205 ）已使用了 8-11 年，其上游和下
27、游的几台热交换器也同样未发生问题。但是也有失败的事例，美国另一炼油厂的3RE60 钢热交换器，管程入口温度 285，维持 210，从低压分离器来的液体组分进入壳程的温度 88，维持 220，管程压力11.5MPa，壳程压力 0.6MPa。该设备于 1994 年使用 3 年后泄漏，裂纹出现在近管板处的管子内外壁上。经分析管外壁为 FeS 腐蚀产物所覆盖，Cl高达 1%，管内壁较干净，只有少数点坑。外壁裂纹较少，属氯化物应力腐蚀破裂，内壁裂纹多，属硫化物应力腐蚀破裂(SSCC)。 q| Z(c-A其他在中东，东欧个别炼油厂的 3RE60 空冷器运转几年后，于1992 年也出现了类似问题，裂纹均发生
28、在管与管板焊接处的热影响区，该处的铁素体量分别高达 100%和75%，这样的组织必然对氢致开裂(HIC)敏感。通观这几个失效事例，多数都是与设备制造技术有关，但是看来双相不锈钢尽管有多年的使用经验，在加氢系统中尚未建立起安全可靠的使用介质的上限条件也是一个原因。3.石油化学和化学工业石油化学和化学工业腐蚀环境的特征是反应温度较高，介质中常含有高浓度或中等浓度的氯化物，容易诱发不锈钢的应力腐蚀破裂。在这一领域中不仅使用双相不锈钢，更多的还要使用超级双相不锈钢。氯乙烯生产装置氧氯化法生产氯乙烯的腐蚀环境是相当苛刻的，各种级别的双相不锈钢用于制造该装置中的容器，热交换器和管道系统，最苛刻的腐蚀条件是
29、接触盐酸，超级双相不锈钢多用制关键设备如氧氯化反应器，HCl 冷却器和氯乙烯塔等。国内齐鲁石化公司的氧氯化反应器中冷却盘管采用的是进口的SAF 2205 钢管,在本网站已有该公司的详细介绍文章, 我国没有使用超级双相不锈钢,使用结果如何, 有待进一步观察. 氧氯化反应器为盘管式，二氯乙烷与 HCl 在催化剂作用下反应生成氯乙烯，介质条件：管程：水 壳程：HCl，水蒸汽，二氯乙烷，230 ，0.2MPa从氧氯化反应器出来的气体经急冷和洗涤后，进入预冷凝器（空冷器） ，带有铝制翅片的管束国外多由 3RE60 钢或 2205 钢制造。氯乙烯再沸器也如此，管内走 EDC，含微量盐酸，100，1.2MP
30、a；壳程通蒸汽 200-230， 1.3MPa。3RE60 钢 5 年无损坏。G gE C甲醇合成反应器甲醇是重要的基本有机化工原料，是一炭化学的重要产品，也是合成气化学加工的起点还可作溶剂，车用燃料等。80 年代初期国内国内已建低压合成甲醇试验装置，至今以煤为原料的 20 万吨大型合成甲醇装置早已投产运行数年，其他几十套中小型的装置都在生产。甲醇合成反应器是国内使用双相不锈钢管最多的设备,小型反应器的触媒管多由 00Cr18Ni5Mo3Si2 钢制造，大中型的则使用00Cr22Ni5Mo3N 钢。使用条件：.c5pE管程：CO，H2，CH3OH 合成气，265，5.2MPa壳程：蒸汽，脱盐水
31、，250-265 ，3.9-5.1MPa双相不锈钢的高压设备使用 10 年无腐蚀. 国外除反应器外，其他如物料/流出物热交换器，管路系统等也都使用双相不锈钢。醋酸等有机酸的生产装置双相不锈钢在有机酸中有较好的耐腐蚀性，在醋酸生产中往往加入各种盐类的触媒，即使是超级双相不锈钢也不耐含 Fe3+，Cu2+氧化性离子的氯化物触媒的腐蚀，但在用还原性触媒如MnCl2，MnAC （醋酸锰）的醋酸中， SAF2507 却有好的耐腐蚀性。在生产对苯二甲酸二甲脂时，采用 NaBr 和 MnAC 的触媒，工艺中醋酸也是双产品，它回收后的浓度可达 90%，125，使用 904L和 825 合金都不是很理想，超级双
32、相不锈钢 Zeron100 和 SAF 2507可用作第一冷却器和触媒再生设备。在甲醛生产介质中 SAF 2507钢有很好的耐腐蚀性，优于 904L 和含 6%Mo 的高合金奥氏体不锈钢，可用作塔器和蒸发器，使用条件：管程：甲醛，微量甲酸，200，0.8MPa壳程：蒸汽，230 ，1.7MPa德士古水煤浆加压气化装置德士古气化装置的后续设备其中有生产甲醇的装置,已如前述.气化装置中的中压闪蒸罐顶冷凝器也是使用双相不锈钢管多的设备.目前上海“三联供“ 工程在该两台设备上使用的都是进口的 SAF 2205 钢管, 在天津天辰化工设计院选用该钢时,它的使用条件已近 2205 钢的使用临界条件(参见讲
33、座(4),但是在保证母材和焊后热影响区合适相比例时, 经过近 8 年的使用,多次检查, 没有发现问题.同样,在河南煤化工厂的粉煤气化装置的几台后续冷却器也都是在 90 年代上的使用双相不锈钢进口管的设备,目前使用正常.4 石油和天然气工业这是国外应用双相不锈钢的主要领域之一,目前铺设的油气输送管线已有 1000km. 双相不锈钢多用作陆上和海上输送油, 气的集气管, 输送管线以及热交换器等，尤其在天然气的生产中，双相不锈钢多数面临的是含有大量 H2S, Cl的酸性环境,也有的是含 CO2 和 Cl的环境, 甚至是只含高 Cl的环境. 在酸性环境中影响双相不锈钢对硫化氢应力腐蚀敏感性的主要因素有
34、温度、H2S 浓度、pH 值和 Cl含量 ,CO2 通常起的是缓蚀作用双相不锈钢在酸性环境中的应用主要是要确定他的使用安全界限，Cr18 和 Cr22 型双相不锈钢的应用相对较成熟，NACE MR0175材料技术要求中给出 SAF 2205 钢在酸性环境中的使用安全界限：使用温度232，H2S 分压0.3psi(2.110-3 MPa)，0.2145ksi(1015 MPa)，HRC34美国 Shell 公司进一步提出 SAF 2205 钢的使用指导准则，除按MR0175 规定外，还补充规定：当温度处于 177-232之间，可以将 H2S 分压提高至 0.9psi(6.310-3MPa)（只允
35、许用于生产管的衬里） ，此外，使用双相不锈钢时，避免用盐酸酸化和应使用脱气的净盐水. 超级双相不锈钢也已在油、气工业中使用，如 UR52N+已用在北海油田的油气集合管和输送管线，SAF 2507 钢用在阿拉斯加，北海，墨西哥湾等地的油气井生产，海上采油平台设施以及油气输送管线等，多用在没有缓蚀剂的苛刻酸性环境.双相不锈钢在国内很难推广用于油气管线,毕竟它的价格是太高了,但是制造有关油气田需要的耐 Cl和 H2S 的装置,象集气管线和换热设备等还是可以采用的, 目前只有南海油田少量使用,全部进口. 有关西部开发重大的西气东输工程项目,西起塔里木盆地的集气管线有可能考虑要用双相不锈钢大口径焊管,国
36、内已有条件生产和制造. 5 纸浆和造纸工业双相不锈钢在国外纸浆和造纸工业中的应用已有 30 年的历史了，也是使用 双相不锈钢最多的领域之一. 北欧造纸业发达, 目前几乎纸浆和造纸的压力容器都是用双相不锈钢制造. 芬兰 Pori 制造厂就生产了百多个压力容器, 最大的蒸煮器容积为 400m3. 多数采用 2205钢制造,其他如 UR47N(00Cr25Ni6.5Mo3N)、UR52N+ (00Cr25Ni6.5Mo3.5CuN)等双相和超级双相不锈钢都已获得了应用.要制造木屑预蒸器、间歇式和连续式纸浆蒸煮器，造纸压力滚筒机和回收设备等，都取得了良好的使用效果.? -f在连续式硫酸蒸煮装置中木屑预
37、蒸器的 Cl高达 8000ppm，316L钢只能用 1 年，UR47N 使用 4 年无腐蚀. 连续式蒸煮器的腐蚀情况较间歇式蒸煮器轻，常采用 304L 或 316L 复合板，近年因磨损腐蚀，应力腐蚀增加，换用了 2205 钢，主要用在蒸煮器的下部.机技术, 机械在间歇式蒸煮器中蒸煮液介质由含有Na2S、Na2SO4、Na2C03、NaCl 和 20%NaOH 组成，目前世界上有数十台由 UR45N(相当 2205)和 UR47N 复合钢板或整板制造的间歇式蒸煮器在使用，寿命在 10 年以上. 机械技术|机械大全|机电fP二氧化氯漂白液筒的典型的介质条件为 pH6-7，70，600ppmCl，3
38、00ppmClO3和 20-200ppmClO2.在此介质中UR45N(SAF 2205)尽管较 316L 钢好，但仍有孔蚀，最好是使用超级双相不锈钢 UR52N+，SAF 2507 等，可以和含 6%Mo 的奥氏体不锈钢相媲美. mC_ 国内的应用几乎是空白, 近年个别有从国外引进的造纸装置 .6 化肥工业随着双相不锈钢的发展在尿素和磷肥工业中的应用逐渐增多，尿素工业中多用变形材，磷肥工业中多用铸件.尿素工业 C目前生产尿素的 CO2 气提法和 NH3 气提法采用的多是高合金奥氏体不锈钢，甚至钛材，国内已开始在大型尿素装置的甲铵泵泵体上采用高铬双相不锈钢以代替 316L（尿素级）钢 . 80
39、 年代以来，日本东洋工程公司开发的 ACES 法尿素新工艺中气提塔，甲铵冷凝器和高压分解塔三台高压设备都采用了 DP-12（含有微量钨和铜的 25Cr-7Ni-3Mo-N 钢和 R-5(00Cr25Ni6.5Mo1.5N)双相不锈钢，前者用制气提管、冷凝管、分解管和输送管道等，后者则用于高压设备的壳体。ACES 法的成套装置已出口到西班牙、韩国、印尼等国，中国也引进了年产 52 万吨尿素的大型装置.从 80 年代开始，国内就已开始在尿素介质中研究和使用双相不锈钢，首先在栖霞山化肥厂法式装置 CO2 压缩机三段冷却器上代替 304L 管束使用了 00Cr18Ni5Mo3Si2 双相不锈钢， 30
40、4L 钢原用一个月后即出现泄漏，该设备的工艺条件苛刻，管程湿 CO2 的进口温度为 180，出口温度为 45-50，压力 8-9MPa，壳程冷却水含Cl量为 80-100ppm，含 O2 量为 6-10ppm，进口温度为 32-34，出口温度为 80，压力 0.4MPa.管子裂纹发生在高温端管板与管子的胀管交界部位及管板缝隙口的部位，属于典型的穿晶型 SCC.双相不锈钢最长的使用近 5 年，随后二、三段冷却器也都换用了双相不锈钢，目前采用的是 00Cr22Ni5Mo3N 钢.关于双相不锈钢的泵和阀，由于双相组织的特点，抗腐蚀疲劳性能好，很适合制造尿素生产的关键设备?甲铵泵泵体。甲铵泵泵体材料的
41、选择取决于尿素的生产工艺路线，目前国内大化肥厂很多采用气提法生产工艺，泵体所处温度约为 75，中小化肥厂一般采用全循环法生产工艺，温度约为 95，以上两种工艺路线使用316L（尿素级）钢是可行的，不过使用耐腐蚀疲劳性能更好的双相不锈钢效果会更佳，大泵体结构和操作条件复杂，要求材料必须通过 Huey 法的晶间腐蚀倾向检验，因此，使用的是 Cr25 型双相不锈钢，如 329(0Cr25Ni5Mo2)、00Cr25Ni6Mo2N 甚至 00Cr25Ni7Mo3N钢等，国内多使用后两种，如栖霞山化肥厂自 1987 年开始使用的是 00Cr25Ni6Mo2N 钢单缸体式，随后洞庭氮肥厂和黑龙江化肥厂使用
42、的是 00Cr25Ni7Mo3N 钢三缸一体式的大泵体.国内中小化肥厂使用的多是 00Cr18Ni5Mo3Si2 钢，也有不少厂家使用 00Cr25Ni6Mo2N钢，Cr18 型钢不能通过 Huey 法的检验，但价格相对较低，寿命高于以往使用的 0Cr18Ni12Mo2Ti 或 316 钢. 机械尿素装置的甲铵泵进出口单向阀和主工艺管路的高压截止阀的用材也是一个问题，要考虑钢能耐磨损腐蚀，国内有的厂，如赤水天然气化肥厂，泸州天然气化工厂等厂的甲铵泵和液铵泵使用的是00Cr25Ni6Mo2N 钢的阀门内件，四川化工集团公司三胺厂甲铵泵单向阀和宝鸡氮肥厂装置的主工艺管路上多种规格的高压截止阀的内件
43、使用的是 0Cr25Ni6Mo3CuN 钢，使用效果都不错，但是从材料耐腐蚀性能来分析，0Cr25Ni6Mo3CuN 钢属于时效强化双相不锈钢，耐磨损腐蚀性能优于 00Cr25Ni6Mo2N 钢，后者耐腐蚀疲劳性能更突出，更适合制造甲铵泵泵体.磷肥工业纯磷酸的腐蚀性不是很强，但是介质中的杂质如：氢氟酸，氟硅酸，过量硫酸，氯化物机和氟化物等会使其腐蚀性变强。目前 95%以上的磷酸都是用硫酸浸蚀磷矿石所谓湿法生产的，温度的效应，F、 Cl等杂质以及料浆的磨损腐蚀都会提高介质的腐蚀性。因此，磷矿的组成和工艺条件对材料的腐蚀有很大的影响.湿法磷酸生产中料浆泵和浓磷酸泵，尤其是过流件的磨损腐蚀最为严重，是磷肥生产的关键设备.国内大部分磷矿中含 10%以上的 SiO2，对腐蚀有加速作用的Cl，F等差别很大，如 Cl含量在 100-1000ppm 之间变化，而对腐蚀有抑制作用的 Mg2+，Al3+，Fe3+ 等含量也不相同，总的属于中等腐蚀性矿，但由于含硅高，磨损性强.因此，耐磨损腐蚀性较好的双相不锈钢是有使用前途的.国内生产硝酸磷肥的装置，介质条件不是很苛刻，料浆泵等采用的是美国 ACI CD-4MCu(0Cr26Ni5.5Mo2Cu3)铸钢，这种材料国外使用的很成熟了.于二水法生产磷铵装置中的浓磷酸和稀磷酸卧式离心泵的过流件都是使用国产的 CD-4MCu 铸件.
