化学工业在百姓经济中占据很主要的位置,其发展水平已成为衡量经济气力和技能水平的主要标志之一,人们的衣、食、住、行均离不了化工产品。在我国颠末了近来二十多年来的发展已具有相当范围和根本。
在"十一五筹划"时期事关农业发展的化肥、农药等仍要有大的发展,但化学工业面临产品结构新的调解,工程塑料、涂料及种种精致化工产品将成为新的发展重点。这些产品生产的特点是产风品质的高标准和生产装置的大型化、高效化(加压和高温),因而化工装置中不锈钢的应用更为普遍,而且根据生产体系的特点提出了不同的技能要求。
农用化肥仍将有大发展,于比年工业及根本设置的大发展,我国的耕地面积有所淘汰,我国人均耕地面条相对很小,要以天下9%可耕地面积来养活23%的天下人口是一个是主要的问题,据近来资料介绍2006年化肥产量比上年同期增加23.6%。化肥中的N:P:K=1:0.4:0.3,氮肥将重点发展尿素。近来三个月中,国际尿素代价从220美元/吨涨到362美元/吨,可阐明其紧缺状态,工程塑猜中的聚碳酸酯生产装置为了不容许有铁离子的污染,整生产体系均采用316L不锈钢。
下文将就不锈钢在尿素和工程塑料生产装置应用中存在的问题作进一步探究:
(1)尿素生产用不锈钢
尿素是一种高效氮肥(含氮量为46.65%)。按含氮量来比,尿素是硝酸铵的1.3倍,硫酸铵的3.2倍,碳酸氢铵的2.6倍。
从上世纪八十年代起我国引进了许多具有国际先辈水来的大型合成氨和尿素生产装置,在掌握种种先辈技能的根本上,再加上吸纳国内自行开辟的技能,融汇成大型尿素生产装置的能耗水平赶上了国际同类装置的先辈水平,但我国大量的中小型尿素装置的能耗水平为大型装置的4~5倍,如大型装置用电仅为30度/吨尿素,而小型装置达160度/吨尿素,因而在"十一五筹划"时期均要对小型厂举行节能扩产改革,2010年前有400万吨/年尿素装置的扩建范围,同时一些引进的大型尿素装置在利用30年后也要举行配置的更新和技能革新。
每新建一套大型尿素装置约莫必要不锈钢~320吨,此中OOCr25Ni22Mo约60吨,别的为316L(尿素级)~260吨。
由于尿素生产装置中的介质是尿素及此中间产物(氨基甲酸铵),在高温(100~200oc)及高压(10~11MPa)下操作,其腐蚀性非常猛烈,高压下操作更为伤害,因而对尿素用不锈钢提出了如下严格的附加要求:
(a)对OOCr17Ni14MO2
(ⅰ)化学成份:C≤0.03%,Cr≥17%,Ni≥13%,Mo≥2.2%
(ⅱ)铁素体含量≤0.6%
(ⅲ)休氏(Huey)晶间腐蚀偏向查验,5个周期的平均腐蚀率≤3.3μm/48小时
(ⅳ)选择性腐蚀查验,选择性腐蚀深度,垂直于轧制或锻造偏向的最大深度≤70μm,平行于轧制和锻造偏向的最大深度≤200μm。
(b)OOCr25Ni22Mo2N 是尿素装置中用于CO2或NH3汽提塔的列管材质,是尿素装置中腐蚀最为主要的部位,由于配置在200oc和16MPa条件下操作,因而在化学成份和机械性能上均有严格的附加要求:
(ⅰ)化学成份:C≤0.02%,Cr=24.5~25.5%,Ni=21.5~22.5%
Mo=1.9~2.3%, N=0.10~0.14%,Mn=1.5~2.0%
P≤0.020%, S≤0.015%, Si≤0.40%
(ⅱ)铁素体含量≤0.6%
(ⅲ)休氏(Huey)晶间腐蚀偏向查验,5个周期的平均腐蚀率≤1.5μm/48小时
(ⅳ)力学性能:20oC时,δb≥530 N/mm2,δ0.2≥255 N/mm2,δ5≥30%
230 oC时,δ0.2≥206 N/mm2
(ⅴ)选择性腐蚀查验 任何偏向的最大选择性腐蚀深度≤100μm
(2)904L 不锈钢
904L不锈钢是二十世纪70年代开辟的一种超级奥氏体不锈钢,该钢的含C≤0.02%,对冶炼技能要求很高,因而只有在70年代初氩一氧脱碳精炼技能(AOD)得到应用和推广后才开辟出来并在工程中得到应用。
904L具有良好的抗点腐蚀和漏洞腐蚀的能力;有很高的抗应力腐蚀破碎的能力;良好的抗晶间腐蚀的能力;良好的可加工性和可焊性。该钢实用于稀硫酸,磷酸和多种混杂酸。
由于该钢的代价昂贵(~是316L的1.5倍),故在计划中怎样准确选用相应的许用
应力是一个很主要的问题,在GB150-1998表4-1~表4-3中没有保举904L的许用应力值;而按GB150-1998表3-1的划定,对高合金钢的许用应用值取[δ]L=δb/3.0或[δ]. =δ0.2/1.5,取两值中的较小值。
但对奥氏体高合金钢的受压元件,当计划温度力低于蠕变温度,且容许有微量的永世变形时,可恰当提高许用应力值至0.9δt0.2,但不高出δ0.2/1.5,按此划定就得到了表4-1中所划定的高、低两种许用应力值,现就OCr18Ni12Mo2Ti(或OCr17Ni12Mo2)的许用应力值概述如下:
设计温度OC
|
20
|
100
|
150
|
200
|
250
|
300
|
[δ]L低许用应力值Mpa
|
137
|
117
|
107
|
99
|
93
|
87
|
δ0.2 Mpa
|
205
|
175
|
161
|
149
|
139
|
131
|
[δ]H高许用应力值Mpa
|
137
|
137
|
137
|
134
|
125
|
118
|
[δ]H的实际安全系数n,s
|
1.5
|
1.27
|
1.175
|
1.112
|
1.112
|
1.111
|
在用奥氏体不锈钢制造的压力容器设计中,几乎都采用了[δ]H来作为许用应力,并具有足够的安全性,因而用实际的安全系数n’s以求取同类超级奥氏体不锈钢904L的许用应力值是[δ]H合理的。
904L(DIN 1.4539)
设计温度
|
OC
|
20
|
100
|
150
|
200
|
250
|
300
|
[δ]L
|
Mpa
|
160
|
137
|
127
|
117
|
107
|
97
|
δ0.2
|
Mpa
|
240
|
205
|
190
|
175
|
160
|
145
|
[δ]H
|
Mpa
|
160
|
160
|
160
|
157
|
143
|
131
|
{[δ]H-[δ]L}/[δ]L
|
%
|
无变化
|
16.7
|
20.6
|
34.2
|
33.6
|
35
|
结论:在一般设计温度为200 OC时,当压力容器的壁厚由强度计算控制时,可节约材料费用~34%,故采用高许用应力值有很高的经济价值。