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抗H_2S应力腐蚀的08Cr2AlMo热交换器专用钢管

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-11-20  来源:中国彩钢网  浏览次数:668

  材料与焊接抗HzS应力腐蚀的08Cr2AlMo热交换器专用钢管12郑文龙朱忠亚林荣球上海材料研究所200473江阴兴澄集团公司214400上海炼油厂200173 08Cr2AlMo钢具有高的抗硫化氢应力腐蚀能力,同时在特定的温度条件下,抗水中氧腐蚀及盐酸水溶液腐蚀的能力比碳钢高。由于合理的化学成分、优良的工装条件及先进的工艺,08Cr2AlMo钢的纯净度大大提高,具有与常用管板材料相匹配的硬度,并配有专用的焊接材料,具有良好的可焊性和制造性能,可广泛用于制造石化系统热交换器管束在不1少问题If这:是由于<石化系c统。中大大量使用的热交如1平hf祥发e同志11rightsreserved.http://www.cnki.net 1前言原油硫含量的加,使炼油设备腐蚀加思丨为了保证设备的长周期运转,除了抓好“一脱三注”的工艺防腐措施外,在耐蚀材料的开发方面给予足够的重视是十分必要的。

  湿硫化氢环境下的应力腐蚀裂纹(SSCC)及均匀腐蚀是高硫原油炼制过程中的首要腐蚀问题原油的一、二次加工装置温度较低的部位(<)介质中除了原油所含的硫化氢外,在石油加氢等过程中也可使其它的硫化物与氢气反应生成硫化氢硫化氢一方面使工艺设备、管道发生均匀腐蚀,另一方面又是氢离子变成氢原子的催化剂,但又能阻碍氢原子合成为氢分子。特别是在含有水及HCN的情况下(如催化裂化装置),以硫化氢的应力腐蚀裂纹(SSCC)及氢鼓泡为代表的腐蚀被加速当显微组织中存在马氏体或材料硬度大于HRC22(或HB230)时即可发生裂纹,而当硬度较低时可发生氢鼓泡,这类失效事故屡见不鲜为了解决BS的应力腐蚀及氢鼓泡问题,70年代初,上钢三厂、上海材料研究所为主研究出抗BS-HCN-H2系应力腐蚀裂纹用钢12Cr2AlMoV(上102)板材,并于1986年通过了鉴定该钢具有良好的抗硫化氢应力腐蚀能力,主要用于制造塔体塔盘或容器但是,12Cr2AlMoV钢制造换热器管子存换器换热管规格为l9(2以以及25< 12m,生产这类无缝钢管不仅要经过象制造钢板那样的冶炼和轧制过程,而且还要穿孔热挤,多次冷拔和中间退火由于12Cr2AlMoV具有较大的淬硬倾向,处理稍有不当,管子在冷拔时就发生断裂,成品管子容易产生裂纹同时12Cr2AlMoV硬度偏高,与常用管板16Mn等钢种的硬度不相匹配为了满足石化系统的需要,由上海材料研究所上海炼油厂与江苏兴澄集团公司联合研制出了耐硫化氢应力腐蚀的08Cr2AlMo热交换器专用无缝钢管。

  08Cr2AlMo钢不含钒,碳含量低由于采用了从德马克公司引进的代表90年代国际先进水平的电炉冶炼一炉外精炼一真空脱气一连铸(电磁搅拌卜连轧“四位一体短流程特钢生产线,使08Cr2AlMo钢管不仅具有较好的抗硫化氢应力腐蚀的能力,而且与16Mn等常用管板硬度相匹配目前己经在大连、茂名、南京新疆、上海等炼油厂使用。

  温3lMo钢的化学成分低合金钢的抗应力腐蚀裂纹与钢的显微组织及钢的纯净度密切相关。与12Cr2AlMoV钢相比,08Cr2AlMo钢保留了耐腐蚀元素Cr,Al及Mo的含量,降低了钢的碳含量,并不加钒元素,使生产出的钢管既保持了高的抗硫化氢腐蚀的能力,同时又满足了热交换器的制造工艺。Al的加入可以提高钢抗单质硫腐蚀的能力,并可提高碳的活度但是Al可使钢铁素体的脆性增加而导致钢韧性的降低,特别是焊接时在熔合线处易产生铁素体带,故通常把Al控制在中下限。Mo和V都是碳化物强烈形成元素,可以提高铁素体和珠光体钢在室温和高温的强度,而且Mo的加入可以提高钢在水介质中的耐蚀性,并抑制碳铬钢的回火脆性加入V主要考虑到钢厚板的淬透性及细化钢的晶粒,使钢的强度进一步提高,但换热管的壁厚较薄,一股为25mm,不存在淬不透的问题同时考虑到与热交换器管板硬度的匹配,在08Cr2AlMo钢中不再添加V,从而保证钢管的硬度与管板的硬度相匹配,满足热交换器的制造工艺08Cr2AlMo钢的化学成分见表13表108Cr2AlMo钢的化学成分元素兴澄集团企标实测值突变点,但在-60C时,断口晶状百分率为46%,所以确定该钢的脆性转变温度在-60C以下。

  表208Cr2AlMo钢的力学性能项目备注兴澄企标正火+回火实测例(1)正火+回火实测例(2)正火+回火2.308Cr2AlMo钢的耐蚀性能开发08Cr2AlMo钢的主要目的就是用于制作石油化工热交换器(换热器、冷却器、蒸发器和重沸器)管热交换器介质是多样的,在评价08Cr2AlMo钢的抗腐蚀能力时,在HzS-BO系中,抗应力腐蚀能力与12Cr2AlMoVl钢12Cr2Mo钢和10号钢相比较;而在循环水、软化水及盐酸水溶液中的抗腐蚀能力则与热交换器常用管材12Cr2Mo及10号碳钢进行比较。具体试验如下:抗硫化氢应力腐蚀试验与号钢四种管材及其其同种材试样按照ASTMG38标准加工,并预加载8(%e碳钢的腐蚀率随盐酸浓度的增加而增加,当HCl浓度大于3%时,腐蚀率基本上稳定在左右。5%HCl水溶液中,08Cr2AlMo钢的腐蚀率大约是碳钢的20/c,12Cr2Mo钢的炼油厂中的冷却水通常为软化水和循环水两种,试验用的冷却水及循环水均取自上海炼油厂的实际冷却水,其水质情况如表3所示。

  88标准,对10号碳钢、12Cr2Mo钢和08Cr2AlMo钢试样进行恒温水浴试验,其结果如及所示在软化水中,碳钢、12Cr2Mo钢、08Cr2AlMo钢的腐蚀率随温度的增加而增加,但在试验温度范围内,08Cr2AlMo钢比碳钢和12Cr2Mo钢的耐蚀性都好。而在50~60C循环蚀率最低表3上海炼油厂材料试验水质分析结果分析内容单位软化水循环水浊度硬度总Fe碱度耗氧量mg化(以O2计)电导率2408Cr2AIMo钢的焊接性能水中19三种钢Ml蚀率均ffi,08Ca2AiC的腐她在焊合线母材侧可形‘成合金马氏体,熔合线的bookmark2 08Cr2AlMo钢配有专用焊接材料及焊接工艺,具有良好的可焊性,满足热交换器制造的要求考虑到热交换器的环境介质,要求焊缝不仅具有一定的机械强度,还必须具有高的耐腐蚀’性值得强调的是本钢种不能采用不锈钢焊条或焊丝进行焊接。因采用奥氏体不锈钢焊条如A302(Cr23Ni13)等焊接时,硬度可达HB341~405,而导致硫化氢应力腐蚀裂纹经实际操作,08Ci.2AlMo钢管与16Mn,12Cr2Mo1钢管板焊接时均具有良好的可焊性和耐蚀性3结论精炼(真空脱气)连续浇注和热送连轧等工装条件及严格的质量控制手段,同时由于该钢碳含量较低,从而提高了钢的纯净度,使该钢有较好的可焊性及制造性,具有高的抗:KS-HC1-:KO应力腐蚀能力,并具有与常用管板相匹配的硬度,配有专用焊接材料,符合GB151- 89〈钢制管壳式换热器的要求同时08Cr2AlMo钢具有高的高温力学性能及低的脆性转变温度,使用温度范围为-20C到400C.该新钢种己通过了全国压力容器标准化技术委员会和国家技术监督局技术鉴定,并颁发了证书(编号006),确认了生产技术条件总之,082AlM钢管是一种新的优良的耐腐蚀的热交换器专用钢管,不仅能应用于石化系统,而且在含硫化氢腐蚀环境的油气田亦有广泛的应用前景

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