化學(xué)工業(yè)在百姓經(jīng)濟(jì)中占據(jù)很主要的位置,其發(fā)展水平已成為衡量經(jīng)濟(jì)氣力和技能水平的主要標(biāo)志之一,人們的衣、食、住、行均離不了化工產(chǎn)品。在我國顛末了近來二十多年來的發(fā)展已具有相當(dāng)范圍和根本。
在"十一五籌劃"時(shí)期事關(guān)農(nóng)業(yè)發(fā)展的化肥、農(nóng)藥等仍要有大的發(fā)展,但化學(xué)工業(yè)面臨產(chǎn)品結(jié)構(gòu)新的調(diào)解,工程塑料、涂料及種種精致化工產(chǎn)品將成為新的發(fā)展重點(diǎn)。這些產(chǎn)品生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)風(fēng)品質(zhì)的高標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)裝置的大型化、高效化(加壓和高溫),因而化工裝置中不銹鋼的應(yīng)用更為普遍,而且根據(jù)生產(chǎn)體系的特點(diǎn)提出了不同的技能要求。
農(nóng)用化肥仍將有大發(fā)展,于比年工業(yè)及根本設(shè)置的大發(fā)展,我國的耕地面積有所淘汰,我國人均耕地面條相對很小,要以天下9%可耕地面積來養(yǎng)活23%的天下人口是一個(gè)是主要的問題,據(jù)近來資料介紹2006年化肥產(chǎn)量比上年同期增加23.6%。化肥中的N:P:K=1:0.4:0.3,氮肥將重點(diǎn)發(fā)展尿素。近來三個(gè)月中,國際尿素代價(jià)從220美元/噸漲到362美元/噸,可闡明其緊缺狀態(tài),工程塑猜中的聚碳酸酯生產(chǎn)裝置為了不容許有鐵離子的污染,整生產(chǎn)體系均采用316L不銹鋼。
下文將就不銹鋼在尿素和工程塑料生產(chǎn)裝置應(yīng)用中存在的問題作進(jìn)一步探究:
(1)尿素生產(chǎn)用不銹鋼
尿素是一種高效氮肥(含氮量為46.65%)。按含氮量來比,尿素是硝酸銨的1.3倍,硫酸銨的3.2倍,碳酸氫銨的2.6倍。
從上世紀(jì)八十年代起我國引進(jìn)了許多具有國際先輩水來的大型合成氨和尿素生產(chǎn)裝置,在掌握種種先輩技能的根本上,再加上吸納國內(nèi)自行開辟的技能,融匯成大型尿素生產(chǎn)裝置的能耗水平趕上了國際同類裝置的先輩水平,但我國大量的中小型尿素裝置的能耗水平為大型裝置的4~5倍,如大型裝置用電僅為30度/噸尿素,而小型裝置達(dá)160度/噸尿素,因而在"十一五籌劃"時(shí)期均要對小型廠舉行節(jié)能擴(kuò)產(chǎn)改革,2010年前有400萬噸/年尿素裝置的擴(kuò)建范圍,同時(shí)一些引進(jìn)的大型尿素裝置在利用30年后也要舉行配置的更新和技能革新。
每新建一套大型尿素裝置約莫必要不銹鋼~320噸,此中OOCr25Ni22Mo約60噸,別的為316L(尿素級)~260噸。
由于尿素生產(chǎn)裝置中的介質(zhì)是尿素及此中間產(chǎn)物(氨基甲酸銨),在高溫(100~200oc)及高壓(10~11MPa)下操作,其腐蝕性非常猛烈,高壓下操作更為傷害,因而對尿素用不銹鋼提出了如下嚴(yán)格的附加要求:
(a)對OOCr17Ni14MO2
(ⅰ)化學(xué)成份:C≤0.03%,Cr≥17%,Ni≥13%,Mo≥2.2%
(ⅱ)鐵素體含量≤0.6%
(ⅲ)休氏(Huey)晶間腐蝕偏向查驗(yàn),5個(gè)周期的平均腐蝕率≤3.3μm/48小時(shí)
(ⅳ)選擇性腐蝕查驗(yàn),選擇性腐蝕深度,垂直于軋制或鍛造偏向的最大深度≤70μm,平行于軋制和鍛造偏向的最大深度≤200μm。
(b)OOCr25Ni22Mo2N 是尿素裝置中用于CO2或NH3汽提塔的列管材質(zhì),是尿素裝置中腐蝕最為主要的部位,由于配置在200oc和16MPa條件下操作,因而在化學(xué)成份和機(jī)械性能上均有嚴(yán)格的附加要求:
(ⅰ)化學(xué)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)鐵素體含量≤0.6%
(ⅲ)休氏(Huey)晶間腐蝕偏向查驗(yàn),5個(gè)周期的平均腐蝕率≤1.5μm/48小時(shí)
(ⅳ)力學(xué)性能:20oC時(shí),δb≥530 N/mm2,δ0.2≥255 N/mm2,δ5≥30%
230 oC時(shí),δ0.2≥206 N/mm2
(ⅴ)選擇性腐蝕查驗(yàn) 任何偏向的最大選擇性腐蝕深度≤100μm
(2)904L 不銹鋼
904L不銹鋼是二十世紀(jì)70年代開辟的一種超級奧氏體不銹鋼,該鋼的含C≤0.02%,對冶煉技能要求很高,因而只有在70年代初氬一氧脫碳精煉技能(AOD)得到應(yīng)用和推廣后才開辟出來并在工程中得到應(yīng)用。
904L具有良好的抗點(diǎn)腐蝕和漏洞腐蝕的能力;有很高的抗應(yīng)力腐蝕破碎的能力;良好的抗晶間腐蝕的能力;良好的可加工性和可焊性。該鋼實(shí)用于稀硫酸,磷酸和多種混雜酸。
由于該鋼的代價(jià)昂貴(~是316L的1.5倍),故在計(jì)劃中怎樣準(zhǔn)確選用相應(yīng)的許用
應(yīng)力是一個(gè)很主要的問題,在GB150-1998表4-1~表4-3中沒有保舉904L的許用應(yīng)力值;而按GB150-1998表3-1的劃定,對高合金鋼的許用應(yīng)用值取[δ]L=δb/3.0或[δ]. =δ0.2/1.5,取兩值中的較小值。
但對奧氏體高合金鋼的受壓元件,當(dāng)計(jì)劃溫度力低于蠕變溫度,且容許有微量的永世變形時(shí),可恰當(dāng)提高許用應(yīng)力值至0.9δt0.2,但不高出δ0.2/1.5,按此劃定就得到了表4-1中所劃定的高、低兩種許用應(yīng)力值,現(xiàn)就OCr18Ni12Mo2Ti(或OCr17Ni12Mo2)的許用應(yīng)力值概述如下:
設(shè)計(jì)溫度OC
|
20
|
100
|
150
|
200
|
250
|
300
|
[δ]L低許用應(yīng)力值Mpa
|
137
|
117
|
107
|
99
|
93
|
87
|
δ0.2 Mpa
|
205
|
175
|
161
|
149
|
139
|
131
|
[δ]H高許用應(yīng)力值Mpa
|
137
|
137
|
137
|
134
|
125
|
118
|
[δ]H的實(shí)際安全系數(shù)n,s
|
1.5
|
1.27
|
1.175
|
1.112
|
1.112
|
1.111
|
在用奧氏體不銹鋼制造的壓力容器設(shè)計(jì)中,幾乎都采用了[δ]H來作為許用應(yīng)力,并具有足夠的安全性,因而用實(shí)際的安全系數(shù)n’s以求取同類超級奧氏體不銹鋼904L的許用應(yīng)力值是[δ]H合理的。
904L(DIN 1.4539)
設(shè)計(jì)溫度
|
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
|
%
|
無變化
|
16.7
|
20.6
|
34.2
|
33.6
|
35
|
結(jié)論:在一般設(shè)計(jì)溫度為200 OC時(shí),當(dāng)壓力容器的壁厚由強(qiáng)度計(jì)算控制時(shí),可節(jié)約材料費(fèi)用~34%,故采用高許用應(yīng)力值有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。