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压力容器用不锈钢使用条件
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双相不锈钢与其它不锈钢的优劣对比
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所谓双相不锈钢是在它的固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般最少相的含量也需要达到30%，因此它兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的性能特点。& & 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奥氏体不锈钢减少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，尤其在含氯离子的环境中，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，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，在一些介质中，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相比，鉴于双相不锈钢的高强度和良好耐腐蚀性能，它的耐磨损腐蚀和腐蚀疲劳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，与碳钢接近，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。这对于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应用的普遍性和多面性不如奥氏体不锈钢，例如长期应用其使用温度必须控制在250℃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。
& & 双相不锈钢与奥氏体不锈钢相比存在弱势是由于双相不锈钢中有大量铁素体组织。
& & 与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下:
& & ①综合力学性能比铁素体不锈钢高，尤其是塑韧性。对脆性不如铁素体不锈钢那样敏感。
& & ②除耐应力腐蚀性能外，其他的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。
& & 双相不锈钢与铁素体不锈钢相比存在优势是由于双相不锈钢中有大量奥氏体组织。
& & 与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的另一弱势是合金元素含量高，价格相对高，而且一般铁素体不锈钢中不含镍。
& & 综上所述，可以概括地看出双相不锈钢的使用性能和工艺性能全貌，它以其优越的力学与耐腐蚀的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。
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能推荐一些国内做双相不锈钢的厂家吗？现有项目需要用，谢谢啦！
双相钢可以找我，国内做双相钢的钢厂最多的是太钢和酒钢，我们都有合作
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我们公司的精馏塔是用SUS329做的
积极参加讨论。&
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能推荐一些国内做双相不锈钢的厂家吗？现有项目需要用，谢谢啦！
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我所在的公司已经用3RE60取代316L了
国产316L抗腐蚀比想象的还要差
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好全面呀，佩服.....
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• ━━ 双相不• 锈 钢的国内外应用
1. 炼油工业
&&这是双相不锈钢使用较多的领域之一， 主要用在常减压蒸馏，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。
&&①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，Clˉ含量最高可达 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，Clˉ可控制在20-30mg/L ， H2S≤32mg/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Clˉ含量， 仍会带来设备的腐蚀问题。
&&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，Clˉ:16.51-499mg/L， 一般＜150mg/L，H2S: 52.7-175.93mg/L（最高1055mg/L）
&&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.
&&②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。
&&③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Clˉ的环境，也是湿H2S的系统。
&&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%NH3×mol%H2S）范围为0.1-1，Clˉ20ppm ，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，• Clˉ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)。
&&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。
2.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。
&&①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：
&&壳程：HCl，• 水蒸汽，• 二氯乙烷，&#℃，&#MPa
&&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，&#℃，&#MPa；壳程通蒸汽200-230℃，&#MPa。3RE60钢5年无损坏。
&&②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**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：
&&管程：CO，• H2，• CH3OH合成气，&#℃，&#MPa
&&壳程：蒸汽，• 脱盐水，&#5℃，&#-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。
&&③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%，&#℃，• 使用904L和825合金都不• 是很理想，• 超级双相不• 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，&#℃，&#MPa
&&壳程：蒸汽，&#℃，&#MPa
④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.
3石油和天然气工业
&&这**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,
Clˉ的酸性环境,也有的是含CO2 和Clˉ的环境,甚至是只含高Clˉ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温度、H2S浓度、pH值和Clˉ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(2.1×10-3 MPa)，• σ0.2≤145ksi(1015 MPa)，• HRC≤34
&&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(6.3×10-3MPa)（只允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Clˉ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,国内已有条件生产和制造.
4 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[wiki]压力容器[/wiki]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.?
&&在连续式[wiki]硫酸[/wiki]蒸煮装置中木屑预蒸器的Clˉ高达8000ppm，&#L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.
&&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.
&&二氧化氯漂白液筒的典型的介质条件为pH6-7，• 70℃，• ≥600ppmClˉ，&#ppmClO3ˉ和2
0-200ppmClO2.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.
&&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.
5 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.
&&①尿素工业
&&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年代以来，• **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、**、印尼等国，• **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，&#L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Clˉ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.
&&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[wiki]阀门[/wiki]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，&#Ni6Mo3CuN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.
&&②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
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，• Fˉ、Clˉ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**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Clˉ，• Fˉ等差别很大，• 如Cl
ˉ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.
国际镍协会David Jenkinson：高性能不锈钢应用实例
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&&时间： 09:08 中国联合钢铁网
在2007年太原-中国不锈钢应用发展论坛上，国际镍协会主任David Jenkinson先生发表了高性能不锈钢和镍合金的应用的演讲，详细论述了高性能不锈钢和镍合金的性质，特点及其应用情况。
Jenkinson先生详细介绍了高性能不锈钢在各领域的成熟应用情况。
1.超级奥氏体不锈钢应用实例：
Teralba Dimpleflo的254 SMO不锈钢多管热交换器，用于加工番茄、烤肉和酱油。6Mo不锈钢(AL-6XN&) 制成的海上石油钻具的软管Wellstream则在油气采输过程中发挥了很大作用。
254 SMO 超奥氏体不锈钢广泛用于反渗透海水淡化系统的高压管道(Galdar, Canary Islands)。核电站给水管道系统的管道和管件6Mo 不锈钢UNS N0 SMO不&锈钢冷凝器管道都有很成熟的应用。
东京湾20 吨重的6％钼不锈钢纪念像纪念东京湾下直径为14.1 米、10公里长的跨海高速公路诞生6周年日本制钢YUS270 &20Cr, 18Ni, 6Mo&&Designer: Kiichi Sumikawa
给水止回阀:2 英寸和42 英寸CK3MCuN铸造牌号的254 SMO&O超级奥氏体不锈钢
2.超级双相不锈钢应用实例
腐蚀性氯化物装置采用SAF 2507 不锈钢作热交换器管道Sandvik Steel
SAF 2507 不锈钢无缝管用作海底石油天然气抽取过程中的临时管道和电缆Sandvik Steel
制造中的2507 超级双相不锈钢酸储罐用户: Mississipi Phosphates INDUSTEEL - Groupe Arcelor
烟气脱硫装置(FGD)吸收塔浆液循环泵泵体铸造双相不锈钢1.4517G-X 2 CrNiMoCuN 26 6 3 3类似于CE3MN (铸造2507) 添加3% Cu
Y形连接件用于海上用途B&hler A911超级双相不锈钢(S32760 ?C Zeron 100)B&hler Edelstahl GmbH
Zeron 100 换热器管道用于氯乙烯单体(VCM)设备在某种条件下HCl会冷凝在换热器管道上
选用Zeron 100 是由于其既对海水冷却介质又对工艺流程中HCl有良好的耐蚀性 Weir Materials & Foundries
Zeron 100 管件用于马拉松石油公司East Brae 平台气体压缩系统Weir Materials & Foundries1704Weir Materials & Foundries
Zeron 100 容器向英国颜料制造商(CIBA)公司供货于1995年交付?C是当时最大的超级双相不锈钢容器: 厚20mm, 直径3.5m x 5.6 m用于170°C 温度下的溶剂回收-介质从酸到碱变化，并含有氯离子重量: 20 MT 铸铁: & 100 MT Weir Materials & Foundries
Zeron 100 离心机转鼓用于FGD 装置中石膏与腐蚀性石灰石浆液的分离类似的转鼓已用于英国一家硫酸法生产钛白粉的工厂，分离硫酸亚铁晶体和废酸Weir Materials & Foundries
Geho 活塞隔膜泵，潮湿部件采用Zeron 100 制造Weir Materials & Foundries
用于将酸性镍红土浆液注入温度为180 ?C 200oC的加压酸浸高压釜
中国联合钢铁网&&联合金属网&&联合报道
特超级双相不锈钢SAF 2707HD 和SAF 3207HD--{中国矿业网}
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& && &特超级双相不锈钢SAF 2707HD 和SAF 3207HD
& && &　　Sandvik 公司开发的SAF 2707HD 和SAF
& && &3207HD两种具有超高强度和耐蚀性能的特超级双相不锈钢，主要用于深海油田开采。当双相不锈钢的抗点蚀系数高于48时就被定义成特超级双相不锈钢，SAF2707和SAF3207的抗点蚀系数分别为49和50，因此归为特超级双相不锈钢。
& && &　　一、SAF2707HD
& && &　　根据抗点腐蚀系数公式PRE=%Cr+3.3%Mo+16%N 计算出Sandvik SAF
& && &2707HD的理论抗点蚀系数达到49，具有很好的耐点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂以及常规腐蚀性能。临界点腐蚀温度（CPT）达到97.5℃，可以应用于氯离子腐蚀环境，Sandvik
& && &SAF 2707HD由于具有奥氏体和铁素体双相结构，可以避免应力腐蚀开裂的发生。
& && &　　Sandvik SAF
& && &2707HD不仅具有良好的耐腐蚀性能还具有高的力学性能，可大幅减小材料厚度、降低装置重量和总成本。热交换器管的典型屈服强度为Rp0.2为800MPa，抗拉强度为1000MPa。淬火热处理工艺条件下的延伸率大于25%，并具有很好的冲击性能和焊接性能。
& && &　　Sandvik SAF 2707HD的化学成分
& && &　　—————————————————————————————————————
& && &　　C max& &Si max& &Mn max& &P max& &S max& &Cr& &Ni& &Mo& && & 其他
& && &　　—————————————————————————————————————
& && &　　0.030& && &0.5& && &1.5& & 0.035& &0.010& &27&&6.5& &4.8& &N=0.4 Co=1.0
& && &　　—————————————————————————————————————
& && &　　Sandvik SAF 2707HD是一种可以在苛刻腐蚀条件下使用的高合金双相钢。尤其适用于高酸和氯离子腐蚀环境，例如热带海水中。
& && &　　应用实例一： SAF 2707HD用于苛刻的腐蚀环境
& && &　　SAF 2707HD特别适用于苛刻的、酸性或者氯离子腐蚀环境，SAF
& && &2707HD线材应用在氯离子腐蚀环境下的海洋油井，使用寿命长，使油井停工期缩短，从而降低成本和维护费用。
& && &　　通常情况下，线材根据使用环境的不同有发生点腐蚀的危险。然而山特维克的SAF
& && &2707HD能在-50～280℃的温度范围内使用，能够耐高温氯离子点腐蚀，是油井使用的理想材料。经过6个月的测试，该材料成功应用于近海岸深水油井。在印度尼西亚海岸的测试结果显示，该材料的使用寿命是UNS
& && &S32760 的2.5倍，这意味着该材料使用效率高、停工期短。该材料可以在氯离子浓度达到15000ppm
& && &309℉（1530℃）温度下和5000psi（4%CO2无H2S）的条件下使用。经过长期的使用，该线材的延展性仍保持良好。在热带海洋等恶劣条件下SAF
& && &2707 HD成为超级奥氏体不锈钢和镍基合金低成本的替代品。
& && &　　该材料的抗拉强度和破坏载荷比大多数不锈和高合金线材都高，高的强度以及耐磨、耐机械破坏和良好的抗疲劳强度可以有效延长材料的预期寿命。
& && &　　按照允许的最低疲劳强度测试要求，Sandvik SAF 2707HD 线材在施重条件下弹性强度可以达到弹性强度的90%，并具有抗永久弹性性能。
& && &　　应用实例二：Sandvik SAF 2707HD 制成热交换器管
& && &　　2003年，美国一家石油精炼厂采用该材料更换一组常压蒸馏装置的塔顶热交换器管束。炼油厂使用低品位的原油，容易造成氯离子腐蚀，以前通常采用超级双相不锈钢SAF
& && &2507，但在苛刻的使用环境下，管材发生了点腐蚀甚至是裂缝，因此采用Sandvik SAF 2707HD作为替代品。
& && &　　欧洲一家精炼厂也有类似的问题，他们在常压蒸馏装置塔顶的空气冷凝器中使用的碳钢寿命很短，把Sandvik SAF
& && &2707HD管安装到空冷器最恶劣的环境下，使用一年后观察，状态极好。
& && &　　二、SAF 3207HD
& && &　　山特维克公司研发出一种用于连接海面控制平台和海底钻井的海底脐带——特超级双相不锈钢Sandvik SAF
& && &3207HD，该钢能在水深2500m、水压15000psi条件下使用，具有很高的强度、良好的疲劳寿命和腐蚀性能。
& && &　　海底脐带作为海面钻井控制平台和海底油井的连接。起到传输信号和向海底油气井运送化学品的作用。海底脐带管材料要求具有高的抗腐蚀性能和抗疲劳强度。之前超级双相不锈钢Sandvik
& && &2507作为脐带管被广泛使用，但随着钻井深度的增加，有些新的项目海水深度达到2500m、水压达到15000psi时，超级双相钢仍可以使用，但需要增加管壁厚度甚至需要涂层来提高材料的抗腐蚀性能。超级双相钢增加管壁厚度使材料甚至不能承担自重并增加了安装成本。具有更高耐腐蚀性能特超级双相不锈钢SAF
& && &3207HD降低了管壁厚度和安装重量，该材料使超深海底油田的开发成为可能。
& && &　　根据抗点蚀系数公式PRE=%Cr+3.3%Mo+16%N计算出Sandvik SAF
& && &3207的最小抗点蚀系数为50，具有良好的耐腐蚀性能。临界点腐蚀温度（CPT）为90℃。可以在65～90℃使用。
& && &　　特超级双相不锈钢Sandvik SAF 3207 HD具有很好的抗拉强度，在淬火热处理状态下，抗拉强度比超级双相钢SAF 2507高20%。
& && &　　Sandvik SAF 3207 HD的化学成分
& && &　　————————————————
& && &　　C-Max& &Cr& & Ni& & Mo& & N
& && &　　————————————————
& && &　　0.03& & 32& & 7& & 3.5& &0.5
& && &　　————————————————
& && &　　海底脐带管材料需要承受高周和低周疲劳。与超级双相钢SAF 2507相比，Sandvik SAF 3207
& && &HD具有较高的强度和相似的延伸率，并具有很高的疲劳周期寿命。SAF 3207
& && &HD良好的力学性能可以大幅降低管壁厚度和设备重量，降低安装成本。相对超级双相钢SAF
& && &2507，管壁厚度可以降低21%，重量降低22%。使得深度超过2500m的深海油田的开发成为可能。
& && &　　特超级双相不锈钢Sandvik SAF 3207
& && &HD具有高的强度、耐腐蚀性和高的疲劳强度。该材料作为深海油井脐带管材料成为一种安全、经济的选择。高的临界点腐蚀温度CPT和临界缝隙腐蚀温度CCT使其可以在更高的温度（≥650℃）范围内使用。
郑州华达重工机械有限公司 && 行业资讯 && 破碎机双相不锈钢的特点分析
破碎机双相不锈钢应用的特点分析
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破碎机材质一直在更新换代，下面介绍一种新材质。在二氯乙烷( E D C ) ／ 氯乙烯单体( V C M) 等装置中，多数设备为碳钢制作，但它们接触的大多是含氯介质，且工艺主气流中常常会带有微量氯和HE1以及一定量的水。因此，一旦操作有波动，特别是颚式破碎机开停车温度低于气流的露点时，腐蚀就相当严重。这些装置中换热器的使用寿命一般都在2—3年，塔器在4—5年，维修和更换任务繁重，这给连续生产和整个工厂的经济效益带来极不利的影响。
四氯化碳装置中，吸收液冷却器管程介质为液相的C l 2 、C 2 C 1 4 、C O l 4和 H C 1 ，工作温度为进 I = I 4 0℃、出口一2 l 。设计时管箱壳体材料选用 1 6 Mn D R、管板材料选用 1 6 M n D I I、换热管材料选用 l 0碳钢，腐蚀裕度取3 f i l m。自1 9 9 0年4月反击式破碎机开车投入使用，到1 9 9 3年4月发现泄漏，泄漏部位发生在管子和管板连接处，管箱壳体内表面也出现不同程度的凹坑腐蚀。设计时管箱壳体材料选用1 6 Mn R、 管板材料选用 1 6 MnⅡ、换热管材料选用10碳钢。自1 9 9 0年4月开车投入使用到1994年 2月发现泄漏， 泄漏部位发生在管程物料进I = I 侧的管子与管板连接处，该侧管箱壳体内表面也出现不同程度的凹坑腐蚀。以上两台设备在以后的备品备件设计中，我们将管箱、管板和换热管材料改用S A F 2 2 0 5双相不锈钢后，吸收液冷却器从 1 9 9 6年 1月一直使用至 2 0 0 4年 2月才更换，循环蒸发器从 1 9 9 6年8月使用至2 0 0 4年 1月才更换。&&
为了减少设备非计划停车，减少不必要的维修和停车损失，综合考虑这些设备的使用寿命、 维修费用和对生产的影响，双相不锈钢是目前这些装置中含氯化物介质设备最适宜的选材，综合技术经济指标较好。实践也肯定了它们在强酸性含氯化物介质中的使用效果。
当前位置：中国水工业网 & 案例 & 正文
单螺杆泵输送脱硫污水
作者：不详 供稿：qd16888 浏览次数：91次 发布时间： 应用领域： 工业用水
& && &湿法脱硫污水输送设备必须能够承受一定的磨蚀和腐蚀。耐驰（兰州）泵业有限公司的万三先生在本文介绍了该公司如何通过特殊选材，使奈莫NEMO
& && &?泵（单螺杆泵）在电厂脱硫污水的输送中得以成功使用，旨在向同行推荐一种新的脱硫污水输送设备。&&我国是燃煤大国，能源生产 和消费以煤为主，煤炭在 我国能源消费中的比例保持在70%左右，这一比例短期内难以改变。煤炭消费的80%用于燃烧，而煤炭燃烧又是大气环境中SO2、氮氧化合物、烟尘的主要来源，燃煤造成的SO2和烟尘排放量能占到排放总量的80%-90%。我国的SO2排放总量连续多年都超过2000万吨，已经成为世界上最大的SO2排放国家。“十一五”规划明确提出降耗环保的两个硬指标&&：1）单位GDP能耗降低20% ；2）SO2排放量在2005年的基础上削减10%。
&&为了达到政策要求，很多火电厂相继采用了一些措施，来降低SO2的直接排放。其中许多大型火电厂采用了国外比较成熟的石灰石/石膏湿法脱硫工艺。就脱硫工艺本身来说，其自身特性决定了该工艺对于过流部件及与电解质接触的设备具有极强的腐蚀性，特别是碳钢件。碳钢制原件在脱硫除尘工艺中容易腐蚀是由于带酸性的电解质在潮湿环境中引起的电化学腐蚀。而其它非金属材料因为生成微电池的电解质成分低，其耐腐蚀性能比碳钢好。为了制造出适合电厂脱硫工艺中脱硫污水输送的设备，耐驰（兰州）泵业有限公司在脱硫污水输送用单螺杆泵（奈莫NEMO ?泵）制造方面总结出了一些成功经验。
奈莫泵材料的特殊优化选择
& &◆ 泵体部件
& &奈莫泵的泵体部件采用铸铁内衬橡胶工艺。奈莫泵的泵体部件一般是指泵的吸入室（图1）和排出体（图2），
& &这两个部件在奈莫泵的所有部件里属于承压部件。在石灰石湿法脱硫装置中常用的防腐耐磨材料主要有：镍基耐蚀合金、橡胶衬里（特别是软橡胶衬里）与合成树脂涂层（特别是玻璃鳞片树脂衬）。对于吸入室和排出体这两个部件的防腐处理，耐驰公司通常采用软橡胶衬里的方法。当金属材料作为承压部件，它所衬非金属材料作为防腐部件时，应充分考虑非金属材料与金属材料的粘结强度。同时，承压部件的自身设计要确保非金属材料能够长期稳定地粘附在金属承压部件上面。在采用内衬软橡胶衬里的工艺上，耐驰公司有成熟的工艺过程来保证，简述如下：首先对HT250铸件的泵的吸入室和排出体进行内表面清洗处理，用以去除铸件内表面上的油污、砂粒，然后采用类似滚塑工艺的方法即可将丁基橡胶均匀地衬在工件的内表面。由于铸件内表面有许多微坑，非金属涂层的材料软化以后可以沉积到这些微坑里面，形成无数个微嵌点，起到较好的机械结合效果。一般情况下，根据脱硫污水中氯粒子浓度的大小和输送脱硫污水温度的不同，可以用作内衬的橡胶材料有三种：丁基橡胶、三元乙丙橡胶和氟橡胶。其具体施工工艺略有不同。
◆ 过流部件和转子 所有过流部件和转子都采用双向不锈钢1.4462 喷涂CrC 工艺。湿法脱硫系统中泵类设备的主要腐蚀因素 湿法脱硫系统内部工作环境十分复杂 ：固体、液体、气体互相混合、酸碱交融、冷热交替、烟气中的固态和气态成分、烟气流速、温度以及浆液 pH 值、F-、Cl-以及颗粒物体的冲刷和沉积腐蚀等影响因素众多 一般火电厂的排烟中含有SO2、NOx、HCl、HF等气体，在吸收塔内烟气与含有CaCO3、 Ca(OH)2 等物质的吸收剂充分接触，污染物被吸收剂留在浆液之中，从而实现与烟气的分离，因而脱硫洗涤液中含有H2SO4、HCl、HF 等酸液和Cl-，且含有15%-20%左右的悬浮固体颗粒。所有这些洗涤浆液最终都要经由回收系统通过奈莫泵来输送。&&由于污水中的石灰石浆液和石膏浆液中含有大量Cl-、&&F-、SO32-、SO42-等离子，以及脱硫系统中洗涤水的循环使用，这些离子在浆液中逐渐富集，对金属部件的腐蚀磨损严重。尤其是Cl-，它是造成金属孔蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和选择性腐蚀的主要原因，它加快了单螺杆泵中金属部件的腐蚀破坏。使用经验证明，当Cl- 的含量达到2&&时，一般不锈钢已经不能再使用，而要采用非金属材料衬里。这就是耐驰公司脱硫污水输送泵的吸入室和排出体为什么要采用橡胶内衬的原因。一般在正常情况下，单螺杆泵在这种工况下输送污水，其金属部件的腐蚀率可以达到1.25&&mm/a，个别部件甚至达到5 mm/a。 耐驰公司的金属材料选择
& &鉴于上述原因，耐驰公司在选择单螺杆泵的过流部件和转子时，一般都选用铁-钼-镍-铬不锈钢材料制作。虽然从成本角度考虑，在火电厂湿法烟气脱硫系统中，防腐材料的选择应该本着经济适用的原则，满足脱硫工艺的要求即可，也就是说尽量选择具有较长使用寿命的金属或者非金属材料，对金属表面可能接触腐蚀性介质的不同部位，应该衬以抗腐蚀性和耐磨损性强的非金属材料，但当这些措施难以达到工艺要求时，就只能采用镍基材料为主的不锈钢来制作单螺杆泵的过流部件和转子。&&耐驰公司一般选择DIN 标准，牌号为1.4462 的双相不锈钢材料来制作过流部件和转子等，这种材料的主要化学成分含量如下
：C≤0.03，Si≤1.00，Mn≤2.00，P≤0.030，S≤0.020，Cr≤21.00-23.00，Ni≤4.50-6.50，Mo≤2.50-3.50，N&&≤0.05-0.20。这种材料目前是脱硫领域内比较认可的、使用业绩较好的不锈钢，最近五年我们通过国内十几家知名的污水处理设备成套公司为全国10多个电厂烟气脱硫项目提供了约150台用于输送脱硫污水的奈莫单螺杆泵，根据使用现场反馈，效果都比较理想。&&国际上同行业制造商的金属防腐材料选择 有关资料显示，目前美国在电厂脱硫污水中主要选择采用高镍基合金或者碳钢包裹高镍基合金板，它性能优越、具有良好的耐温度性、较好的耐腐蚀性、耐介质渗透性，并可以保证良好的施工质量，但其价格昂贵，加工制造需要专用技术和设备，现场施工难度大，不适合中国的国情；德国和欧洲等国家多采用玻璃钢和碳钢内衬橡胶板，特别是在脱硫污水的输送设备中，这些国家主要采用碳钢内衬橡胶工艺或者选择双相不锈钢材料。耐驰（兰州）泵业有限公司作为德国耐驰奈莫泵公司在中国的独资公司，完全采用德国先进的机械加工技术和一些高端的新技术，来满足市场千变万化的需求。比如该公司的NM系列单螺杆泵，在电厂脱硫污水输送防腐技术方面，就采用了上述的技术工艺，并且使用效果确实不错。目前，我国在该领域中使用的设备防腐材料，主要是金属件涂覆或者内衬丁基橡胶和乙烯基酯树脂玻璃鳞片，这两种非金属材料具有良好的耐热性和化学稳定性，施工简便，价格便宜，已经在国内使用多年，**内普遍使用的湿法脱硫工艺中的材料。但它们的耐磨性和耐应力腐蚀性能低（乙烯基酯树脂玻璃鳞片），防结垢性差，且施工周期长，效率较低。同时，许多设备由于自身的设计制造特点决定了不可能采用涂覆或者内衬工艺来满足某些设备的部件设计要求，在这种情况下，耐驰（兰州）泵业有限公司采用的技术填补了国内同行业设备制造商产品方面的一个空白。根据耐驰公司的类比试验，只要脱硫污水中的氯离子浓度≤60000&&mg/l ，污水pH 值在3-6之间，都可以采用双相不锈钢来制作防腐零件。如果氯离子浓度更高，则通过在双相不锈钢零件表面喷涂CrC&&涂层来提高金属部件的防腐能力。根据耐驰的使用经验，这种金属零件适合于各种普通酸类和含氯化合物等磨蚀性介质的输送。
& && && && &&&◆ 泵的轴封
& &泵轴封采用特殊材料的机械密封，并带冲洗水装置。污水浆液中一般含20％-40％的石灰石和石膏等固体，固体颗粒在几十微米至几百微米之间，同时污水浆液中含有强腐蚀性的H2SO4、HCl、HF 等强酸性废液，污水的pH&&值基本在4.5-6.5之间。因为污水中既含有固体颗粒等磨蚀性介质，又含有酸性腐蚀性介质，因此，选择泵体密封时，一定要慎重选择密封材料和密封形式。 一般情况下可以选择最常用的机械密封和填料密封，但是使用这两种密封形式又各有优缺点，例如，选用机械密封，如果没有配套的冲洗装置，机封的使用效果就比较差，维修成本太高，而且因此造成的停工处理时间较长，同时，污水中的介质，像Ca(OH)2等，在接触空气中的CO2以后容易结晶或者沉淀，附着在动环和静环之间的密封面上，造成密封损坏乃至失效。而选择带有简单冲洗装置的填料密封，如果与填料接触的轴段的硬度和粗糙度达不到一定的要求，填料段经常会被磨出一个深沟，所以提高轴段的硬度是解决泵体密封保证泵良好运行的一个关键因素。如果在这种工况下选择填料密封，对于填料轴段的硬化和表面粗糙度要求就比较高，耐驰公司对于填料轴段的处理有特殊的热喷涂工艺来保证泵的使用要求。&&但是在这两种方式里面，耐驰公司一般首选机械密封来实现泵体的密封，主要是为了尽可能减少泵的泄漏，毕竟这种脱硫污水的腐蚀性是比较强的。相对来说，填料密封的泄漏比机械密封的泄漏量要大，而泄漏出来的介质会给设备使用现场带来不必要的麻烦。对于机械密封材质的选择，按照机械密封的动环、静环、辅助密封、弹簧以及其它零件材料的次序，耐驰选择SiC-Si 反应粘合碳化硅、SiC-Si 反应粘合碳化硅、三元乙丙橡胶、Hast.C4、 Hast.C4。机械密封的结构形式选择德国博格曼公司代号为M7N 的形式。根据泵型号的不同，可以选择单端面机械密封、双端面密封或背靠背机械密封。对于机械密封冲洗方式，选择API 682 Seal Flush Plan Plan 2方式进行冲洗。 结论在电厂湿法烟气脱硫装置中，烟气、浆液以及脱硫污水对于设备的腐蚀可以分为下面三个部分：烟道以及换热系统、SO2 吸收以及氧化系统、吸收剂输送以及回收系统过程中污水的输送，而奈莫泵主要用于第三部分即吸收剂输送以及回收系统过程中污水的输送。由于前面两个流程中石灰石浆液并不能有效吸收烟气中的SO3，其浓度降低很小，SO3溶解于水生成硫酸雾，再加上烟气中的HCl、 HF生成酸性雾，这些酸雾或者酸液会对与它吸附接触的设备造成严重的金属腐蚀，而最终这些物质对设备的腐蚀都要体现在奈莫泵输送脱硫污水的过程中，这就要求奈莫泵必须能够胜任工艺需要。
亚洲最大海水淡化厂 --&&天津大港新泉海水淡化有限公司一期工程已于近日建成完工，进入调试阶段。目前，大港新泉的海水处理能力为10万吨/日，能有效缓解大港区紧张的工业用水矛盾。& &&&作为全球顶尖的水处理专家，滨特尔集团流体技术部为天津大港新泉海水淡化项目的关键工艺流程上提供了 PWT 的水泵，包括原水泵，反洗泵，废水泵，冲洗泵等。项目中提供的原水泵及反洗泵均为高级耐海水双相不锈钢材质，结合高性能的博格曼耐海水机械密封及耐腐蚀泵轴，保证输送海水的安全可靠，确保目前亚洲最大的海淡项目的泵送系统运行稳定。& &
多年来，滨特尔集团一直致力于在全球范围内倡导将最先进的水处理理念，与世界各国合作共同开发海水资源。作为世界上领先的专业水处理设备及系统制造公司之一，滨特尔水泵依靠集团强大的应用技术背景，超过百年的专业水泵生产经验以及过硬的专业队伍，设计、制造的水处理系统具有高度的集成性、稳定性和可靠性，在全世界范围内受到客户广大赞誉。& &
伴随着天津滨海新区开发开放的大潮，石油石化巨头将纷纷在天津大港投资建厂，此举定能为海水淡化产业带来了新的契机。为此，滨特尔公司正踌躇满志，朝着为人类提供“安全、清洁的水”的伟大使命不断迈进。
不锈钢在海水淡化设备中的利用技术
将盐水转化为淡水和饮用水的复杂工业过程如今在至少120个国家得到应用。
　随着干旱地区以及淡水资源不足和枯竭的岛屿社区人口的增长，人们对海水和含盐水转化为饮用水的需求增强。
　　在2005年国际海水淡化学会海水淡化和水再利用国际大会上，沙特王国水资源和电力部长H.E.Abdullah Al Hussayen 在大会开幕式上作了主旨演讲，强调了在满足不断增长的对清洁淡水的需求方面，海水淡化和水资源管理的重要性。地球上水资源只有0.01%可再生并供人们安全使用。世界上每年因不安全的饮用水影响健康造成的损失可达3千亿美元。自1955年以来，人口增长、污染和气候变迁已经使人均可利用的淡水量减少50%以上。
　　正是由于这种趋势，海水淡化工工业正在经历快速增长。目前全世界海水淡化能力为每天3100万立方米，计划到2015年增长到6200万立方米/天。所增加的投资预计为950亿美元。
　　目前全球已有大约13600座海水淡化厂，每个工厂每天淡水产量超过100立方米。大约一半的海水淡化厂在中东，约20%在美国，13%在欧洲，12%在亚洲。
　　目前有5种商品化海水淡化工艺，最常用的是多级闪蒸（MSF）工艺和反渗透(RO)工艺，两者各占一半。这两种工艺均采用强度高和耐蚀性好的含镍材料。
　　由于全球每年为增加海水淡化能力投资数十亿美元，所以这个重要领域对高镍不锈钢的需求注定会增长含镍双相不锈钢、超双相不锈钢和超奥氏体不锈钢由于它们优异的耐腐蚀性和较高的强度而成为受欢迎的选材。目前仍为脱盐业主要用材的标准S31603和S31703不锈钢和铜镍合金（至少用于较低温度和氯化物环境中），无法确保所需要的长期可靠性。
　　虽然高镍不锈钢单位成本较高，但由于强度高，使用时材料厚度可减薄，从而减轻了重量并降低了成本，与现有材料相比颇具竞争力。随着新建大型设施设计寿命的延长（现在平均40年以上），寿命周期成本变得更加重要。
　　在2005年4月召开的美国腐蚀工程师协会（NACE）国际大会上，威廉-施莱克（Wilhelm Schleich）回顾了铜镍合金C70600的性能并概述了它在海水设施中的应用。施莱克说，过去几十年里，已有数千吨的铜镍合金C70600用作海水管道材料。C70600合金的最显著的性能是抗生物附着性能和耐缝隙腐蚀和应力腐蚀断裂性能。施莱克承认，尽管C70600合金仍然是海水管道的合金选材，但这种材料对冲蚀腐蚀和电偶腐蚀敏感。但他强调这些缺点可在设计阶段消除。
　　2004年，奥托昆普公司（先前的阿维斯塔公司）公布了两份用于脱盐装置的镍合金的资料。对于多级闪蒸法（MSF）装置，建议如下：
　　-冷凝器管（通常采用钛或铜镍合金） S31254, S32750和S32654；
　　- 盐水加热器管和管板 — S32654；
　　- 闪蒸室外壳 S32205(免除喷漆，减少维护)和S3(密封表面、法兰连接件)；
　　- “下游各段” S32205
对于反渗透（RO）装置，选材建议如下：
　　- 高压泵S31254, S32750（用于高氯化物环境）和S32205( 用于低氯化物环境)
　　- 高压管道S32750
　　阿维斯塔普乐域公司（Avesta Polarit AB）的简-奥尔森 （Jan Olsson）等人在2003年的两篇NACE报告中，对各种不锈钢性能给出了一个有用的排序，按升序排列如下：S31603, S31703, S32205, N08904, S31254, S32750。
　　作者得出几个结论：
　　- 除非补给水已脱气，否则真的不应当使用S31603和S31703;
　　- S32205和N08904比S31603和S31703更好，但可能也会发生腐蚀;
　　- 高压管道需要采用超双相钢和超奥氏体6%钼合金;
　　- 焊接管会比无缝管便宜;
　　- 超双相不锈钢S32507可以减小厚度、重量和成本。
　　简-奥尔森 （Jan Olsson）等人发表的关于整体双相不锈钢多级闪蒸室的第二篇文章，评述了多级闪蒸设备蒸发器材料所遇到的腐蚀问题，从低碳钢开始，到各种环氧树脂涂层、金属衬、以及不锈钢复合板。蒸发器壳较理想的选材是整体双相奥氏体-铁素体不锈钢2205。
　　由于S32205双相不锈钢的高强度，蒸发器容器可以制造得更薄、更轻 —比S31603设备轻和薄30%，对于利比亚一个16000m3/天的多级闪蒸厂来说，价格具有竞争力。这是自1993年日本横滨会议以来，S32205在蒸发器容器上的第一次商业化应用。在那次会议上，格罗思和奥尔森首次提出将整体双相不锈钢用于蒸发器容器
　　在2005年国际海水淡化学会海水淡化和水再利用国际大会上，奥托昆普宣布节约型双相不锈钢用于Taweelah B 扩建项目和Jebel Alil项目的建设。这些工厂蒸发器底部暴露于脱气海水，将采用S32205双相不锈钢，蒸发器上部暴露于腐蚀性不强的冷凝液，将采用S32101节镍型双相不锈钢。
　　含24%镍和20%铬的超奥氏体6%钼合金N08367已广泛用于海水处理设施。而2003年格拉布（Grubb）和格劳克（Gerlock）在NACE会议上发表一篇论文，论述N08367在反渗透工艺和多级闪蒸工艺海水淡化装置的应用。N08367作为一种具有竞争性的替代材料，被用来替代较传统的铜合金。铜合金有一些优点，包括高导热性，但铜合金会受到液体流动引起的冲蚀腐蚀，特别是在有硫化物和胺等污染物存在的情况下更是如此。
　　N08367比铜-镍合金价格高，但仍具竞争性，这是因为其截面可以更薄，重量更轻，因而成本更低。近年来，这种合金已被指定用于许多工厂，包括2002年在西半球的特立尼达最大的反渗透装置的关键预处理管道。该装置设计能力为109,000m3/天。
　　2003年，弗朗西斯（Francis）和伯恩（Byrne）指出，锻造合金S32760（含7%镍、25%铜和3。5%钼）自80年代中期以来，已在海水系统得到广泛应用。然而在消防水和海水冷却系统却发生了许多失效问题，大多数与焊缝处的腐蚀有关。这两位作者在其NACE论文中说，这些问题已经通过开发“批准合格”的焊接工艺规范避免焊缝处SIGMA相的形成而克服（SIGMA相会大大降低局部耐腐蚀性）。结果S32760现在被广泛接受用于反渗透工艺装置的管道及其它部件，其中包括多级闪蒸工艺装置的海水吸水管。
　　本杂志2001年的一篇文章中重点介绍了薄壁激光焊接S34565奥氏体不锈钢用于多级闪蒸工艺装置热回收段蒸发室的管道，作为90/10铜-镍合金的一种经济的替代材料。S34565奥氏体不锈钢通常含17%镍、24%铬和4%钼。
　　本文以2001年Felton, Oldfield, Peet等人在NACE发表的文章为基础。他们指出电偶腐蚀发生在管道和管板之间的某些焊缝，需要进一步的研发工作来找出适合的管板材料。2002年他们在另一篇NACE文章中得出结论：与S34565合金制成的管道焊接在一起的最适合的管板材料还是S34565.
　　这篇最新文章并非对海水淡化工业用含镍合金最近几年的发展作综合评述，而是辨清了一些比较重要的选择并证实了复杂的海水淡化工业过程对含镍合金必不可少和不断增长的需求.
海水淡化用蝶阀的结构设计及材料选用
李加宏 原创 |
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关键字： 蝶阀&&
　　我国的海水淡化技术经过40多年的发展,特别是“九五”以来,其关键性主流技术取得了重大的突破。目前,已进入产业化推广阶段,海水淡化市场也步入了快速发展时期。蝶阀是海水淡化装置的重要配套产品,在海水淡化过程中应结合不同的系统工艺,选用阀门的结构和材质,以适应海水淡化行业产业化的工艺流程和特殊要求。
2、海水淡化的主要工艺
　　该章节请阅读：海水淡化的几种主要工艺
3、MED淡化工艺中海水蝶阀的结构设计
　　蝶阀的结构设计和密封形式是由海水的腐蚀特点和MED工艺参数决定的。海水的温度一般在30℃左右,含盐量约为3%,悬浮物含量为100 ～150mg/L,海水经过处理后(悬浮物约为20mg/L)进入淡化装置。MED装置的操作温度在70℃以下。在MED装置中,主系统的设备及阀门处于负压状态。因此,该部分阀门必须是真空设计的(图1)。
图1　MED装置用真空蝶阀
　　阀杆具有三重O形圈密封。经过填料函的真空试验和密封真空试验完全达到了阻止大气漏入的设计要求。海水蝶阀的阀体处于胶套的完全包裹中,不会有海水渗入。阀杆也被胶套和O形圈包裹阻止了海水渗入,保证阀杆不被腐蚀和防止大气侵入管道。阀杆与蝶板采用方榫结构的连接形式。
4、蝶板材质选用
(1)球墨铸铁+尼龙11涂层
　　粉末状尼龙11 的熔点为186℃。为保证涂层的稳定性及良好的粘和性,将其用在蝶板涂层时的使用温度不宜超过100℃,这个温度也接近胶套的极限工作温度。尼龙11涂层的蝶板与胶套之间的摩擦系数较小,因此开关时的力矩也小。尼龙11涂层经过了多年的验证, 适用于氯离子含量在0.03% (Wt)以下的海水工况蝶板的涂层。
(2) 1.4408不锈钢(或AISI316) + Halar涂层(表1)
表1　1.4408不锈钢化学成分和抗拉强度
　　Halar是乙烯与三氟氯乙烯的交替共聚物, 是半结晶和可熔融加工的含氟聚合物。聚合物粉末只需喷涂几次就能达到理想的涂层厚度, 每次喷涂最高厚度可达250μm。在Halar粉末喷涂过程中不需要加入溶济或稀释剂, 使用安全, 降低成本。还可避免使用有机溶剂可能带来的中毒和爆炸的危险。
　　Halar粉末涂层不需要接缝。Halar粉末涂层使用的烘烤温度在260～290℃之间。通常, Halar粉末涂层应用于不锈钢和碳素钢表面, 在其他金属、玻璃、碳或陶瓷表面也已得到应用。
　　Halar涂层从低温至150℃使用温度范围内,具有良好的耐化学性能和绝缘性能。工业上常用的化学试剂几乎都不能对Halar产生影响。它能够抵抗的化学品包括强无机酸和有机酸、强碱、金属刻蚀剂、液氧, 除苯胺和二甲胺以外的所有有机溶剂。此外, 与其他含氟聚合物一样, Halar会被金属钠和钾破坏。然而, Halar对氢氧化钠和氢氧化钾具有很强的抵抗作用。
　　Halar是一种抗冲击的韧性材料。它紧密的内部结构使其成为耐磨性和防渗透性能最好的含氟聚合物之一。Halar涂层蝶板的涂层厚度可达600μm以上, 涂层抗压可达到2.0MPa, 还可抗海水中颗粒杂质的冲刷。Halar涂层蝶板是最高性价比的耐海水腐蚀材料, 其价格优于316L。氯离子含量在0.04%(Wt)以下的海水工况, 可以采用此涂层的蝶板。
(3) 铝青铜
　　铝青铜具有良好的机械性能、可成型性和导性。同时在海水中具有良好的耐蚀性。它在海水中腐蚀的阴极过程是氧去极化, 其腐蚀速度主要由氧的供给速度而定。铝青铜在海水中能生成一层腐蚀产物薄膜, 这层薄膜阻碍了氧向金属表面扩散。它的耐海水腐蚀性能取决于这层有保护性的腐蚀产物膜。附着在铜表面的薄膜内层是氧化亚铜, 外层是碱式氯化铜、氢氧化铜、碱式碳酸铜等的混合物。铝青铜在海水中的腐蚀为点蚀和缝隙腐蚀。铝青铜对海水流速敏感, 超过临界流速时, 腐蚀速度急剧增加。
　　海水蝶阀的铝青铜蝶板, 常用的牌号G-CuAl10Fe(DIN, DIN) 。与其相对应的中国牌号为ZCuAl10Fe3(原牌号为ZQAl9-2)。氯离子含量在0.03%(Wt)以下的海水工况, 可采用铝青铜铸造的蝶板。
(4) 不锈钢
　　不锈钢材料具有较强的耐腐蚀性, 不锈钢的晶间腐蚀和应力腐蚀在海水中不常见, 但在海水中容易发生点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀。要想在海水中合理有效地应用不锈钢, 必须对它的腐蚀行为和规律有全面深入地了解。
　　在低流速海水中, 18-8型不锈钢也容易遭受点蚀破坏。此时, 如不采取阴极保护措施, 则应采用高Cr、Mo的不锈钢, 它有极好的抗点蚀和缝隙腐蚀的能力。在流速大于1.2m/s的海水中, 不锈钢表面能得到氧的充分供应, 海生物难以附着, 沉积物难以积聚, 此时,18-8型不锈钢不会产生点蚀。
　　海水含盐量在3%以下, pH值约为6.5, 氯化物0.01% (W t) 左右时, 可以采用316L不锈钢。对于其他工况, 可按氯离子浓度来选择蝶板的材质。0.02% (Wt) 以下, 可选用ASTM A890 /A 890M G rade 4A 双相不锈钢。0.04% (W t) 以下, 除了推荐用1.4408 不锈钢+ Halar涂层蝶板外, 也可选用ASTM A890 /890M G rade 5A 的双相不锈钢。0.04% ～0.05% (Wt) 时, 为了应对最严格的腐蚀工况, 一般选择超级奥氏体不锈钢材蝶板, 如254SMO(ASTMA269 S31254) 、1.4529和AL 6ZN (ASTM A240 /A 240M N 08367)。
　　超级奥氏体不锈钢化学成分中1.4529和N08367的含镍量约为25%, 而254SMO只有18% , 但它对耐氯离子腐蚀性上几乎没有影响。试验结果证明, 254SMO 的点腐蚀电位高于AL16XN, 具有更好的耐点蚀能力。由于镍在现阶段处于高价位, 所以采用254SMO会带来更佳的经济效益。
5、海水蝶阀的外表面防腐
　　在海洋金属材料设施中,常年不接触海水的部分称为海洋大气的腐蚀环境。海水淡化用蝶阀,一般都处于该环境中。与陆地相比,这部分由风带来的细小盐颗粒沉积在阀门的外表面,其腐蚀要比内陆大得多。为此,应在蝶阀的阀体和执行机构的外表面进行防腐处理。例如, PTFE+阳极处理或喷涂树脂处理。从而提高金属抵御海洋大气腐蚀的能力。
　　海水淡化作为符合循环经济理念的新兴产业。正以其低能耗、低污染以及在工业废水处理、浓盐水综合利用和化工等领域的崭新应用前景,受到越来越多的重视。除此以外,我国自主研发的海水淡化装置,已走出国门,在东南亚沿海国家的火力发电厂的淡水制备中,发挥重要作用。
双相不锈钢使用效益评估
1.&&材料成本=材料单价*重量
由于双相不锈钢的高强度,使得设备重量减轻,管道壁厚减簿.虽然材料单价提高,材料成本
仅略有上升或持平.
2.&&一次性投资=材料成本+加工费用+其他加工费用与机械加工性能和焊接性能相关.采用双
&&相不锈钢减了加工量和费用.
3.效益=一次投资*使用寿命+设备运行费用、设备运行费用与维修费用、安全可靠性等相
&&由于双相不锈钢的耐腐蚀性能良好，设备使用寿命大大提高，服役周期长。可以发现使用
&&双相不锈钢会使综合成本降低，效益卓著。
刘焕安受邀在全国磷复肥/磷化工技术创新论坛作技术讲座
来源：来自： --- 日期：点击：29& &
化肥是粮食的粮食，全国化肥试验网试验结果表明，施用化肥对我国粮食产量的贡献率大于40%，磷肥、氮肥、钾肥是作物生长所必需的三大化学肥料，三者不能替代，缺一不可。磷肥行业的持续健康发展对促进农业发展，保证我国粮食安全具有重要意义。由于国际金融危机的影响，2009年我国磷复肥/磷化工企业面临着严峻的挑战，也将意味着一个新机遇的来临，我国磷复肥/磷化工企业能否在这些挑战面前破冰前行？如何把握我国磷复肥/磷化工未来发展的方向？如何开发新技术、新工艺，以降低成本、改进工艺、提高效益？如何延伸磷化工产业链提高产品附加值创造经济效益？面对这些问题，全国磷肥与复肥信息站、《磷肥与复肥》编辑部、国家钙镁磷复合肥技术研究推广中心、郑州大学化工学院及四川大学化工学院联合在云南举办“第二届全国磷复肥/磷化工技术创新论坛”，寻找我国磷复肥企业发展之路。
&&我公司由首席研究员刘焕安教授和汪永伍副总参加了4月27日在云南举行的全国磷复肥/磷化工技术创新论坛会议，刘教授并在会议上做了“湿法磷酸不锈钢选材与应用”讲座。湿法磷酸腐蚀特点：①磷酸——还原性强腐蚀性无机酸。②温度↑，浓度↑& & →& &腐蚀性↑。③还原性离子（Fˉ和Clˉ）促进腐蚀，氧化性离子（Fe3+和Cu2+）减缓腐蚀——缓蚀剂。④流速↑&&→破坏钝化膜→腐蚀速度↑。⑤流动介质+固体颗粒→腐蚀+磨损+腐蚀磨损交互作用→加速材料破坏。⑥料浆中固体颗粒对磨损的影响：第一因素,磷矿中酸不溶物SiO2；第二因素,萃取反应生成的石膏（CaSO4•H2O）。不锈钢选材时必须考虑耐腐蚀性能和力学性能首要因素，材料耐蚀性能↓→ 设备使用寿命↓→ 维修更换频繁 → 费用成本↑。力学性能↓→ 设备笨重『傻大粗』→材料设备重量↑→ 设备投资费用↑。1590m3磷酸储槽：∵2205强度和耐蚀性能＞316L。∴316L储槽重33.9t，2205储槽22.3t→a）2205槽重比316L节省52%；b）可储存高氯磷酸；C）使用寿命增长。
不锈钢工艺性能也是考虑的重要因素：材料生产；设备制造；维护维修成本。
磷酸料浆泵用Cr30：耐蚀耐磨性能好，价格低廉。合金脆性很高，材料生产/设备制造/维护维修困难。第二代双相不锈钢F33：耐腐蚀性能高于Cr30合金。铸态硬度HB250~270，利于机械加工和缺陷修补。机械加工后，时效硬化处理，硬度可提高至HRC35或更高一些，耐磨损性能提高。F33双相不锈钢：材料生产/设备制造/维护维修更方便。
& & 合金价格-选材时考虑的经济因素之一：湿法磷酸不锈钢的价格取决于镍、铬、钼、铜四大合金元素的价格，发展不含镍铁素体不锈钢和含少量镍双相不锈钢，含氮的第二代双相不锈钢最有发展前途。
市场条件-选材时应考虑的经济因素之二：从价格角度尽可能选用普通的常规的大规模生产的不锈钢，如奥氏体不锈钢316L，双相不锈钢2205。特殊专用不锈钢在特殊工况条件下可能是更适宜的，如硝酸和高温浓硫酸用高硅奥氏体不锈钢XDS-1和XDS-2等。在满足使用要求的前提下，国产不锈钢可节省大量的资金和费用。选用国产还是进口不锈钢必须具体情况具体分析。即承认国外材料的先进性，又不盲目的引进。
磷酸属于还原性的强腐蚀性酸。温度、浓度、还原性和氧化性离子等对磷酸的腐蚀具有很大影响。当磷酸介质流速很大，特别是介质中含固体颗粒的时候，将产生腐蚀、磨损 和“腐蚀+磨损”的交互作用（如料浆泵和搅拌桨等）。所以，湿法磷酸生产设备对不锈钢材料的要求很高。
湿法磷酸生产是应用不锈钢的主要部门之一。比较长用的不锈钢也有一二十种之多。从普通奥氏体不锈钢如316L到高合金奥氏体不锈钢如904L、Sanicro 28，从高铬铁素体不锈钢如Cr30系列合金到第一代双相不锈钢如CD-4Mcu以及第二代、第三代双相不锈钢如F33、Uranus 52N+和Zeron 100，品种繁多性能各异。从事湿法磷酸设计，生产以及设备制造的有关人员了解并掌握有关不锈钢及其应用是十分必要的。
含氮的第二代和第三代双相不锈钢在湿法磷酸中具有优良的耐腐蚀性能，很高的力学性能，良好的焊接等工艺性能。双相不锈钢可节约大量的贵重金属镍，降低了材料和设备的造价。是制造湿法磷酸生产设备的优良的很有前途的值得大力推广应用的不锈钢材料。
湿法磷酸不锈钢的选用是一项系统工程。必须根据具体工况条件，结合不锈钢的耐腐蚀性能、力学性能、工艺性能、经济价格、产品要求、工程投资、企业资金、技术水平、工人素质甚至大修周期等因素做全面的综合的实事求是的考虑与权衡。力求作到合理地恰到好处地选用不锈钢材料。从而收到更大的经济效益和社会效益。
Safe storage at minus 162C
在－162℃安全储存
——为应对全球变暖需要一些低温冷藏贮罐
镍杂志，2006年12月-- 天然气在燃烧时比其他化石燃料释放的温室气体要少，因此，毫不奇怪它们的用量在不断增加。然而，天然气矿藏的位置通常远离需要天然气的地方。为了解决这个问题，需将气体冷却到－162℃，在该温度下，气体变成液体，体积仅为气体体积的百分之六，从而能更经济地运往市场。
在目的地，液化天然气或LNG被贮存在巨大的罐内，然后经过再气化用管道送往用户。
运输和贮存LNG的基础设施是庞大的并且在世界各地不断发展。根据加利福尼亚能源委员会报道，目前在15个国家和地区已经有50个再气化中转站，其中包括日本、台湾、韩国、法国、意大利、希腊、波多黎各和西班牙。在北美仅有4个，但有24个新站已经得到批准，又有22个已经列入计划，至少有20个潜在的站点已经被确认。
已批准的一个中转站正在建设中，位于加拿大新不伦瑞克的Saint John。属于Canaport LNG公司（由Irving石油有限公司和Repsol YPE,S.A.组成的公司）设施包括3个16万立方米的贮罐，罐的尺寸为高52米，外径80米。
安全贮存LNG需要使用特殊材料。贮罐的内层材料选用了含镍9%的低碳合金钢K81340，实际上它自1954年以来一直被美国机械工程师学会（ASME）推荐为低温用途的材料（1944年，美国俄亥俄州克利佛兰的一家LNG设施发生了贮罐失效。失效的原因是所采用的一种钢其镍含量太低，无法防止LNG温度下的脆化）。
“K81340（ASTM A553 1型）在低温下具有良好的综合性能，”根据Canaport的介绍，“这种材料具有优越的低温冲击性能和阻止断裂的能力，高强度可使壁厚减薄，并且有良好的焊接性能。镍含量较低的钢在－162℃不具备良好的力学性能，因此在此低温下有脆裂的危险。”
除了使用碳钢，隔热层和混凝土外，Canaport公司将使用约2100吨钢板制造每个贮罐的内衬。
每块钢板宽3734mm，高11340mm，厚度6～28mm不等。切割之后，在直立前先将钢板按照半径进行弯曲，然后用高镍合金焊条焊接，以满足力学性能和韧性标准要求。外壳钢板的水平焊接和底板的搭接焊采用全自动、同步、双侧埋弧焊接方法。其余部分采用焊条电弧焊。焊接后，钢板采用研磨和刷光的方法清洁。
中转站计划于2008年开始运行。
根据BP世界能源统计评论（2005）统计，2004年，12个国家出口了62800亿立方英尺LNG。据加利福尼亚能源委员会报道，天然气储藏量大的国家包括阿尔及利亚、澳大利亚、文莱、印度尼西亚、利比亚、马来西亚、尼日利亚、阿曼、卡塔尔以及特立尼达和多巴哥。
（1）LNG中心
& & （2）为了安全，液化天然气储罐采用K81340不锈钢建造，它含有9%镍，低温下具备所必需的强度。
微生物侵蚀水管
——美国核电站用双相钢管道取代了碳钢配水管道
镍杂志，2006年12月-- 美国20世纪70年代至80年代建造的几座核电站，目前正在使用含镍不锈钢管更换这些工厂的配水管道，目的是使管道的使用寿命更长并且耐腐蚀。
例如，南卡罗莱纳州约克县的Catawba核电站正在采用双相不锈钢S32205钢管更换最初的碳钢冷却水管道。由Duke能源公司管理的这家电厂于1985年投入运行，额定发电量为2258兆瓦。
到目前为止，Catawba已经更换了152米长的外径为914mm和610mm，壁厚9.53mm的管道。“我们打算更换全部配水管道，”工厂的高级技术专家Curtiss Blackwelder说。
“原来的碳钢管道（主要是API 5L B级）发生了全面腐蚀和微生物诱发腐蚀（MIC）。MIC主要出现在焊缝处。但是，我们也注意到由于腐蚀产生了择优性焊缝侵蚀，”Blackwelder说。
Catawba是一家淡水电站，在20世纪70年代设计时，选用了碳钢。但是由于Lake Wylie的水源有丰富的养分，而这些养分已证实会促进MIC的产生。Duke能源公司Catawba核电站的总工程师Steve Lefler说，“水化学指标是不断改变的，”他还补充说，“使用能够提供更大保护的材料看来是一个慎重的决定。”
去年，Catawba对更换的管道进行了外观检查。“它看起来像是新的，”Lefler说。“厚度没有什么变化，也一直没有发生MIC腐蚀。”
2005年11月，ASME锅炉和压力容器规范第三部分标准案例 N-741关于双相不锈钢S32205用于ASME规范第三部分水管系统获得批准，这为其最终获得美国核能管制委员会（NRC）的批准打开了大门。
“这对于我们是重要的一步，尽管标准案例在得到NRC审查和批准之前，我们不得不向委员会提交使用这种材料的放行要求。
Catawba厂很有可能进一步更换碳钢配水管道。
据Blackwelder说，S32205除了具有耐腐蚀和耐MIC侵蚀能力外，还由于该合金已经是ASME B31.1发电厂管道设计和制造标准规定的材料，它是Catawba执行ASME 第三部分管道标准的最佳选材。这种材料容易买到，容易制造、焊接和安装。
“该项标准案例完成以前，双相不锈钢的使用严重受限，”Lefler解释。“这对我们行业是一个好的发展：它使我们有机会在过去无法使用的地方使用这种材料。”
1.南卡罗莱纳州约克县的Catawba核电站
2. Catawba核电站的双相不锈钢配水管道
3. 南卡罗莱纳的Lake Wylie水源有丰富的养分，因此Catawba核电站的配水管道中产生了MIC,现在这些管道已用双相不锈钢管代替.
岭澳核电站循环水过滤系统316L不锈钢管道点腐蚀的理论分析
作者：简隆新,时… 文章来源：中国电力网 点击数：97 更新时间： 16:10:53 【字体：小 大】
湖北安全生产信息网(安全生产资料大全)& & 寻找资料&&
& & 摘要：简单介绍了循环水旋转滤网反冲洗系统及316L不锈钢管道的使用情况，分析了316L不锈钢的抗腐蚀性。详细介绍了点腐蚀形成的机理和影响因素，分析了316L不锈钢点腐蚀的情况，提出了对反冲洗管道可采取的防护措施。
& & 关键字：316L不锈钢；管道；点腐蚀
Abstract: This paper gives a general introduction to the rotating drum filter back flushing system and the usage of 316L stainless steel pipes. It also analyses the characteristic of anti-corrosion of 316L stainless steel. At the same time, it gives a detailed introduction to the mechanism of forming pitting corrosion and the factors affecting its formation. The analysis of the pitting phenomena and suggestion for the pipe material selection are also discussed in this paper.
Key words: 316L S P Pitting corrosion
1 循环水旋转滤网反冲洗系统简介
& &&&循环水过滤系统(CFI)的主要设备是旋转海水滤网，在其运行中要不断清除滤出的污物，通过反冲洗系统来实现。反冲洗的水源与主循环水一样引自旋转滤网后的海水水室，后经两级泵加压和中间过滤输至旋转滤网的特定部位冲洗污物，设计流速2.3m/s。反冲洗海水管道设计采用公称直径150mm（壁厚7.11mm）的316L不锈钢管。输送的海水含氯量为17g/L，摩尔浓度为0.48mol/L，为防止回路中海生物滋生，注入次氯酸钠溶液，使循环水入口次氯酸钠的质量分数控制在1×10-6。
2 316L不锈钢管道的使用情况
& &&&CFI系统于完成安装交付调试，进行单体调试及系统试运。2001年4月，1号机组管道首次出现泄漏，泄漏部位位于管道竖直段与水平段弯头焊口处，泄漏点表现为穿透性孔，孔的直径很小，但肉眼可见，管道内壁腐蚀处呈扩展状褐色锈迹，判断为典型的不锈钢点腐蚀。当时的处理措施是切除泄漏的管段，更换同材质的新管段，并在新管段底部增加了一个疏水阀，目的是在管道停运期间排空管内积水以防止腐蚀的再次发生。但在2001年9月，1号机管道又发现漏点。2001年10月电厂决定将所有反冲洗管道更换为碳钢衬胶管道。改造后运行至今未发生泄漏。
3 316L不锈钢的抗腐蚀性分析
316L不锈钢属300系列Fe-Cr-Ni合金奥氏体不锈钢，由于铬、镍含量高，是最耐腐蚀的不锈钢之一，并具有很好的机械性能。字母“L”表示低碳（碳含量被控制在0.03%以下），以避免在临界温度范围(430～900℃)内碳化铬的晶界沉淀，在焊后提供特别好的耐蚀性。但316L不锈钢抗氯离子点腐蚀的能力较差。
4 不锈钢的点腐蚀机理
& && &在金属表面局部地方出现向深处发展的腐蚀小孔，其余表面不腐蚀或腐蚀很轻微，这种形态成为小孔腐蚀，简称点蚀。金属腐蚀按机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。点腐蚀属于电化学腐蚀中的局部腐蚀。一种点蚀是由局部充气电池产生，类似于金属的缝隙腐蚀。另一种更常见的点蚀发生在有钝化表现或被高耐蚀性氧化物覆盖的金属上。
4.1 电化学腐蚀的基本原理
& &&&通过原电池原理可以更好地说明电化学腐蚀机理。当2种活泼性不同的金属（如铜和锌）浸入电解质溶液，2种金属间将产生电位差，用导线连接将会有电流通过，在此过程中活泼金属（锌）将被消耗掉， 也就是被电化学腐蚀。不同于化学腐蚀（如金属在空气中的氧化，锌在酸溶液中的析氢），电化学腐蚀一定有电流产生，并且电流量的大小直接与腐蚀物的生成量相关，即电流密度越大腐蚀速度越快。
各种金属在电解质溶液中的活泼程度可用其标准电极电位表示，即金属与含有单位活度（活度与浓度正相关，在浓度小于10-3mol/L时认为两者值相同）的金属离子，在温度298K（25℃），气体分压1.01MPa下的平衡电极电位。
& &&&标准电极电位越低，金属或合金越活泼，在与高电位金属组成电偶对时更易被腐蚀。由此可见，决定金属标准电极电位的因素除了金属的本质外还有：溶液金属离子活度（浓度）、温度、气体分压。另外一个重要影响因素是金属表面覆盖着的薄膜。除了金、铂等极少数贵金属外，绝大多数金属在空气中或水中可以形成具有一定保护作用的氧化膜，否则大部分金属在自然界就无法存在。金属表面膜的性质对其腐蚀发生及腐蚀速度都有着重要影响。
4.2 不锈钢的耐腐蚀原理
& && &不锈钢的重要因素在于其保护性氧化膜是自愈性的（例如它不象选择性氧化而形成的那些保护性薄膜），致使这些材料能够进行加工而不失去抗氧化性。合金必须含有足够量的铬以形成基本上由Cr2O3组成的表皮，以便当薄膜弄破时有足够数目的铬(Cr3+)阳离子重新形成薄膜。如果铬的比例低于完全保护所需要的比例，铬就溶解在铁表面形成的氧化物中而无法形成有效保护膜。起完全保护作用所需的铬的比例取决于使用条件。在水溶液中，需要12%的铬产生自钝化作用形成包含大量Cr2O3的很薄的保护膜。在气态氧化条件下，低于1000℃时，12%的铬有很好的抗氧化性，在高于1000℃时，17%的铬也有很好的抗氧化性。当金属含铬量不够或某些原因造成不锈钢晶界出现贫铬区的时候，就不能形成有效的保护性膜。
4.3 氯离子对不锈钢钝化膜的破坏
& &&&处于钝态的金属仍有一定的反应能力，即钝化膜的溶解和修复（再钝化）处于动平衡状态。当介质中含有活性阴离子（常见的如氯离子）时，平衡便受到破坏，溶解占优势。其原因是氯离子能优先地有选择地吸附在钝化膜上，把氧原子排挤掉，然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物，结果在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑（孔径多在20～30μm），这些小蚀坑称为孔蚀核，亦可理解为蚀孔生成的活性中心。氯离子的存在对不锈钢的钝态起到直接的破环作用。图1表征了金属钝化区随氯离子浓度增大而减小。
A-不存在氯离子；B-低浓度氯离子；C-高浓度氯离子
图1 对于呈现出钝化性的金属，氯离子对阳极极化曲线的作用[2]
图1是对含不同浓度氯离子溶液中的不锈钢试样采取恒电位法测量的电位与电流关系曲线，从中看出阳极电位达到一定值，电流密度突然变小，表示开始形成稳定的钝化膜，其电阻比较高，并在一定的电位区域（钝化区）内保持。图中显示，随着氯离子浓度的升高，其临界电流密度增加，初级钝化电位也升高，并缩小了钝化区范围。对这种特性的解释是在钝化电位区域内，氯离子与氧化性物质竞争，并且进入薄膜之中，因此产生晶格缺陷，降低了氧化物的电阻率。因此在有氯离子存在的环境下，既不容易产生钝化，也不容易维持钝化。
在局部钝化膜破坏的同时其余的保护膜保持完好，这使得点蚀的条件得以实现和加强。根据电化学产生机理，处于活化态的不锈钢较之钝化态的不锈钢其电极电位要高许多，电解质溶液就满足了电化学腐蚀的热力学条件，活化态不锈钢成为阳极，钝化态不锈钢作为阴极。腐蚀点只涉及到一小部分金属，其余的表面是一个大的阴极面积。在电化学反应中，阴极反应和阳极反应是以相同速度进行的，因此集中到阳极腐蚀点上的腐蚀速度非常显著，有明显的穿透作用，这样形成了点腐蚀。
4.4 点腐蚀形成的过程
点蚀首先从亚稳态孔蚀行为开始。不锈钢表面的各种缺陷如表面硫化物夹杂、晶界碳化物沉积、表面沟槽处等地方，钝化膜首先遭到破坏露出基层金属出现小蚀孔（孔径多在20～30μm），这就是亚稳态孔核，成为点腐蚀生成的活性中心。蚀核形成后，相当一部分点仍可能再钝化，若再钝化阻力小，蚀核就不再长大。当受到促进因素影响，蚀核继续长大至一定临界尺寸时（一般孔径大于30μm），金属表面出现宏观可见的蚀孔，这个特定点成为孔蚀源。蚀孔一旦形成则加速生长，现以不锈钢在充气的含氯离子的介质中的腐蚀过程为例说明，见图2。
图2 不锈钢在充气的含氯离子的介质中的孔蚀过程[4]
& &&&蚀孔内金属表面处于活态，电位较负；蚀孔外金属表面处于钝态，电位较正，于是孔内和孔外构成了一个活态——钝态微电偶腐蚀电池，电池具有大阴极——小阳极的面积比结构，阳极电流密度很大，蚀孔加深很快。孔外金属表面同时受到阴极保护，可继续维持钝态。
孔内主要发生阳极溶解反应：
Fe→Fe2++2e
Cr→Cr3++3e
Ni→Ni2++2e
孔外在中性或弱碱性条件下发生的主要反应：
1/2 O2+H2O+2e→2OH-
& & 由图可见，阴、阳极彼此分离，二次腐蚀产物将在孔口形成，没有多大保护作用。孔内介质相对孔外介质呈滞流状态，溶解的金属阳离子不易往外扩散，溶解氧亦不易扩散进来。由于孔内金属阳离子浓度的增加，带负电的氯离子向孔内迁移以维持电中性，在孔内形成金属氯化物（如FeCl2等）的浓缩溶液，这种富集氯离子的溶液可使孔内金属表面继续维持活性。又由于氯化物水解等原因，孔内介质酸度增加，使阳极溶解速度进一步加快，加上受重力的作用，蚀孔加速向深处发展。
随着腐蚀的进行，孔口介质的pH值逐渐升高，水中的可溶性盐如Ca(HCO3)2将转化为CaCO3沉淀，结果锈层与垢层一起在孔口沉积形成一个闭塞电池，这样就使孔内外物质交换更困难，从而使孔内金属氯化物更加浓缩，最终蚀孔的高速深化可把金属断面蚀穿。这种由闭塞电池引起孔内酸化从而加速腐蚀的作用称为“自催化酸化作用”。
产生腐蚀反应的金属表面的微环境情况非常重要，在这样的表面上形成的局部腐蚀环境与名义上的大环境有很大不同。点腐蚀的产生正是在一个与周围环境不同并且逐步恶化的微环境下进行的。
5 影响点腐蚀的因素
& &&&金属或合金的性质、表面状况、介质的性质、pH值、温度、流速和时间等，都是影响点腐蚀的主要因素。
不锈钢性质的影响因素包括：组分、杂质、晶体结构、钝化膜。
组分、杂质和晶体结构决定着其耐腐蚀性。比如不锈钢中加入铌和钛可有效防止碳化铬的形成，从而提高晶界抗腐蚀能力。适量的钼和铬联合作用可在氯化物存在的情况下有效稳定钝化膜。
许多晶界腐蚀是由热处理引起的：不锈钢在焊接等过程中加热到一定温度之后而产生碳化铬在晶界上的沉积，因此，紧靠近碳化铬的区域就消耗掉了铬，从而相对于晶内的铬更为活泼。如果存在水溶液条件，就形成了以裸露的铬为阳极，以不锈钢为阴极的原电池。大的阴极面积产生了阳极控制，因而腐蚀作用很严重，导致晶间破裂或点蚀。这称之为“焊接接头晶间腐蚀”，这种钢称之为“活化处理”的钢。采用低碳的奥氏体不锈钢可以减轻这个问题。
钝化膜是保护不锈钢的主要屏障，但另一方面具有钝化特性的金属或合金，钝化能力越强则对孔蚀的敏感性越高，不锈钢较碳钢易发生点腐蚀就是这个道理。
孔蚀的发生和介质中含有活性阴离子或氧化性阳离子有很大关系。大多数的孔蚀事例都是在含有氯离子或氯化物介质中发生的。实验表明，在阳极极化条件下，介质中只要含有氯离子便可使金属发生孔蚀。所以氯离子又称为孔蚀的“激发剂”，而且随着介质中氯离子浓度的增加，孔蚀电位下降，使孔蚀容易发生，而后又容易加速进行。不锈钢孔蚀电位与氯离子活度间的关系：
φb = -0.088lgαCl- + 0.108（V）[4]
其中，φb为不锈钢孔蚀临界电位，αCl-为氯离子活度。
实验证明[5]，随着溶液pH值的降低，腐蚀速度逐渐增加，并且在pH值相同时，含不同氯离子的模拟溶液的腐蚀速度相差不大，这说明溶液的pH值对腐蚀起着决定性的作用。对18-8不锈钢的点蚀研究发现，当闭塞区内的pH值低于1.3时，腐蚀速度急剧增大，这是由于发生了从钝化态向活化态的突变。由于腐蚀速度与溶液的pH值呈对数关系，因此pH值的微小变化都会对腐蚀速度带来明显的影响。
闭塞区内除了亚铁离子的水解造成溶液pH值下降外，还由于离子强度的增加，使得氢离子的活度系数增大而降低pH值。通过实验可知，随着氯离子浓度的升高，溶液pH值线性下降。[5]
介质温度升高使φb值明显降低，使孔蚀加速。
介质处于静止状态金属的孔蚀速度比介质处于流动状态时为大。介质的流速对减缓孔蚀起双重作用，加大流速一方面有利于溶解氧向金属表面的输送，使钝化膜容易形成；另一方面可以减少沉积物在金属表面的沉积机会，从而减少发生孔蚀的机会。
点蚀发生的诱导期一般从几个月到一年不等，视具体情况不同。
6 316L不锈钢管道的点腐蚀情况分析
对照上述影响，不锈钢孔蚀的主要因素，对岭澳一期CFI系统反冲洗管道的点蚀倾向或加速点蚀的因素分析如下。
316L不锈钢本身具有很好的抗氧化性，并且由于控制了碳的含量，减少了焊后碳化铬的晶界沉淀，在焊后提供了较好的耐蚀性。但316L不锈钢在氯化物环境中，对应力腐蚀开裂最为敏感，不具备耐氯离子腐蚀的功能。已经证明将不锈钢的标准级别，如316L型不锈钢用于海水系统是不成功的[1]。另外，在焊接热影响区仍然存在焊后晶界贫铬发生的可能性，并且由于条件所限，现场焊后无法对焊缝内表面做酸洗钝化处理，其保护膜相对较差，加之焊后表面不平整度增加，这些都为孔蚀核的形成提供了条件。
输送介质为0.48mol/L氯离子浓度的海水，其对不锈钢腐蚀的影响是显著的，一方面是破坏钝化膜，另一方面是不断富集的氯离子直接降低pH值。加入质量分数为1×10-6的次氯酸钠，对氯离子含量的提升可忽略不计。但次氯酸钠的存在，对提高介质含氧量，加快阴极去极化起到了促进作用，因此加快了点蚀速度。
6.3 温度和pH值
环境温度和海水整体的pH值变化不大，对反冲洗管道点蚀的影响很小。
管道内海水在试运期间长期处于滞流状态，为点蚀的形成提供了充分的条件。在正常运行期间，管道内海水设计流速在2.3m/s，由于水流冲刷，初步形成的亚稳态孔核中很难形成闭塞电池的条件，孔蚀进一步发展的条件“氯离子富集”、“酸性增加”和孔内“不锈钢活化态”等都难以保持。但在长期停运状态下，这些闭塞电池条件都得以实现，为孔蚀的快速发展提供了良好条件。
综上所述，材质不耐氯离子腐蚀、介质含氯离子和长期滞流的状态这几项因素共同影响，促成了岭澳一期CFI反冲洗管道的点腐蚀。
7 对反冲洗管道可采取的防护措施
& && &通过分析影响点蚀的因素可以看出，材质、介质、流速和时间是造成反冲洗管道316L不锈钢点蚀的主要因素。介质是无法改变的，长期滞流现象的存在也是无法避免的。在对反冲洗管道泄漏的处理和改造中，曾经加装了疏水管线，但没有实际作用，因为不可能排尽所有海水并充分干燥，即使存在极少量海水腐蚀仍可在管道底部沿重力方向进行，而且因为溶液中含氧量的增加和海水的蒸发浓缩会加快腐蚀。
参考控制腐蚀的5种基本方法，即：改用更适当的材料、改变环境、使用保护}