*,尿素可作化肥使用,但你知道嗎?尿素也是重要的化工原料,以及醫(yī)藥藥劑原材料。但是,尿素設(shè)備廠家制造尿素生產(chǎn)設(shè)備所用的材料,尤其是尿素級(jí)超低碳奧氏體不銹鋼(簡稱尿素級(jí)不銹鋼),則長期依賴進(jìn)口。國內(nèi)外一般大量采用二氧化碳汽提工藝來生產(chǎn)尿素,在14~25MPa高壓和180~210溫度條件下,由二氧化碳和氨合成。在高溫高壓條件下,尿素生產(chǎn)過程中的中間反應(yīng)物——氨基甲酸銨(尿素甲銨液)等。
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由于尿素級(jí)不銹鋼在尿素生產(chǎn)設(shè)備中高溫、高壓下的甲銨液強(qiáng)烈腐蝕介質(zhì)中服役,因此要求十分苛刻。良好的抗腐蝕性能要求低碳、低硫、低磷。普通的奧氏體不銹鋼在尿素介質(zhì)中的耐腐蝕性能并不理想,隨著國內(nèi)特殊鋼冶煉新技術(shù)的進(jìn)步,采用“爐外精煉+電渣重熔”工藝冶煉超低碳不銹鋼,可提高鋼的純凈度,使尿素級(jí)不銹鋼的國產(chǎn)化成為可能。延長AOD熔化時(shí)間可以降低碳、硫的含量,但是不會(huì)降低磷的含量。制造商只能選用低磷原材料。這些要求造成尿素級(jí)不銹鋼價(jià)格相當(dāng)高。
主要的尿素級(jí)不銹鋼牌號(hào)是尿素級(jí)25.22.2(中國標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)00Cr25Ni22Mo2,歐洲EN標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)X2CrNiMoN25-22-2,商業(yè)牌號(hào)310MoLN,)美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)牌號(hào)UNS S31050,美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)牌號(hào)ASME CODE CASE 2038)和尿素級(jí)316L Mod(中國標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)022Cr17Ni14Mo2,歐洲EN標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)X2CrNiMoN18-14-3,美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)牌號(hào)UNS S31603,3R60 U.G.)。
尿素級(jí)25.22.2不銹鋼的主要特點(diǎn)是低硅、高氮,并具有穩(wěn)定的奧氏體組織及高抗腐蝕性;尿素級(jí)316L Mod不銹鋼的主要特點(diǎn)是低硅、高鉬,具有穩(wěn)定的奧氏體組織。
無錫國勁合金匯總尿素級(jí)不銹鋼材料國外生產(chǎn)廠家如下——板材:瑞典Outokumpu;鋼管:瑞典Sandvik、德國SMST、日本住友金屬(已被合并至日本新日鐵住金)等;圓棒和管坯:瑞典Outokumpu、瑞典Sandvik和德國SMST;配套焊接材料:瑞典Sandvik和Avesta(已被并入奧鋼聯(lián)伯樂焊接集團(tuán))。
目前,國內(nèi)外對(duì)尿素級(jí)不銹鋼尚未形成無錫級(jí)或協(xié)會(huì)級(jí)標(biāo)準(zhǔn),只有一些尿素工程公司制定的企業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,如中國五環(huán)工程有限公司的14-A32S-95《尿素廠X2CrNiMo25-22-2不銹鋼的材料要求》、30-A10S-95《尿素廠316L Mod不銹鋼的材料要求》,以及意大利Snamprogetti公司的《SPC.CR.UR.510 Rev.03一般規(guī)范尿素裝置用奧氏體不銹鋼高壓部分》等。上述規(guī)范對(duì)尿素級(jí)不銹鋼的化學(xué)成分、金相組織、耐腐蝕性能提出了特殊要求,但其本身不是一個(gè)獨(dú)立的材料標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)與各國的不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)配合使用。
尿素鋼的關(guān)鍵點(diǎn),無錫國勁合金摘錄如下:
(1)成品鋼管的組織為奧氏體,鐵素體含量嚴(yán)格控制在≤0.6%,并且沒有其他相析出。
(2)固溶處理狀態(tài)下,按照ASTM A-262中進(jìn)行HUEY休氏試驗(yàn)(65%沸騰硝酸失重檢驗(yàn))。
尿素級(jí)25.22.2不銹鋼:48h、10個(gè)沸騰周期的平均總腐蝕率不超過1μm;第9、10周期的腐蝕率不得超過第8、9周期值中低值的50%;休氏試驗(yàn)后,通過顯微鏡檢測測定的選擇性腐蝕的浸蝕在任何地方不超過70μm。
尿素級(jí)316L Mod不銹鋼:48h、5個(gè)沸騰周期的平均總腐蝕率不超過3.3μm;第4、5周期的腐蝕率不得超過第3、4周期值中低值的50%;休氏試驗(yàn)后,通過顯微鏡檢測測定的選擇性腐蝕的浸蝕在垂直于軋制方向不超過70μm,在平行于軋制方向不超過200μm。
尿素級(jí)不銹鋼都要求通過晶間腐蝕檢驗(yàn)。晶間腐蝕評(píng)定的目的是為了檢驗(yàn)鋼種的化學(xué)成分和鋼材在生產(chǎn)過程中工藝控制的好壞。休氏試驗(yàn)是一種檢測晶間腐蝕傾向的方法,在某種程度上可反映出選擇性腐蝕和C、Si、P等有害元素對(duì)晶間腐蝕的影響,用于評(píng)定尿素介質(zhì)中使用的Cr-Ni-Mo奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕敏感性,現(xiàn)是*的通用方法。
影響尿素級(jí)不銹鋼休氏試驗(yàn)腐蝕傾向的因素有很多,可以概括為:鋼的內(nèi)在品質(zhì)和表面質(zhì)量要受鋼的冶煉、加工等過程各方面的影響。大量的研究和試驗(yàn)表明:對(duì)于尿素級(jí)不銹鋼,除化學(xué)成分、組織、性能外,鋼的純凈度和表面質(zhì)量對(duì)尿素級(jí)不銹鋼的成功研發(fā)有極其重要的影響。
在3R60 U.G.尿素鋼中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)選擇性腐蝕,類似的情況在Huey檢測中也會(huì)被看到。當(dāng)更換設(shè)備或是進(jìn)行焊接修理時(shí),對(duì)腐蝕較嚴(yán)重的地方用2RE69 來抗腐蝕。
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