不锈钢及其焊接接头耐尿素腐蚀性

发布时间：2013/3/31  作者：JC  点击量：4307次

李平瑾教授对不锈钢及其焊接接头耐尿素腐蚀性研究表明：尿素作为高效氮肥是我国大型化肥生产发展的重点产品。但CO2 和NH3 合成尿素过程的中间产物( 氨基甲酸铵、氰氧酸铵等) 具有很强的腐蚀性。为解决设备用材, 国际上几乎花了半个世纪, 直到1953 年荷兰STamiCarbon 公司提出在CO2 中通氧气以形成钝化膜, 从而使18- 12Mo 能用于尿素设备。但随着设备大型化, 介质温度和压力的提高, 对钢材及焊接接头的耐蚀性要求更加苛刻。20 世纪60 年代末, 合肥通用机械研究所就开始了/ 尿素用钢耐腐蚀性能的研究0。20 世纪70 年代和20 世纪80 年代初, 分别与兰石厂和泸天化等单位对尿素合成塔不锈钢衬里和内件的腐蚀跟踪检查的同时, 进行多次挂片试验。此外, 采用10 种无锡不锈钢焊条制成的接头试样以及堆焊的全熔质焊缝试样( 部分试样进行了九种规范的焊后热处理) 分别置于泸天化48 万t/ aCO2 汽提法的尿素合成塔顶部的液相和16 万t / a 水溶液全循环法的第二反应器的液相中。

采用大量的多组平行试样在高温、高压甲铵尿液中经三年左右的挂片, 其腐蚀情况和规律基本一致, 综合有关资料[ 1~ 3] 的试验结果表明:

(1) 无锡不锈钢焊缝出现三种类型的腐蚀: 均匀腐

蚀、晶间腐蚀和铁素体选择性腐蚀。其中晶间腐蚀和铁素体选择性腐蚀产生的主要原因与Cr23C6 析出造成的贫铬有关。

( 2) 用西德的Thermanit 19/ 15H 焊条( 20 世纪70年代引进的尿素装置中, 多数高压设备用此焊条) 施焊的试样耐均匀腐蚀性能尚可, 但焊缝上有热裂纹;有较轻的晶间腐蚀; 熔合区的铁素体带上有选择性腐蚀。

(3) 采用与316L 母材相同成分的焊材( 例如

316ELC 等) 堆焊的试样经硝酸法检验出现严重的选择性腐蚀, 挂片试验焊道间局部腐蚀严重。而采用含Cr、Ni 量较高的310Mo- L 就具有较好的耐蚀性。

( 4) 我国仿制的3RS61( 配瑞典3RE60 钢的焊条) 焊缝属超低碳双相组织。其铁素体含量虽多, 但未发现选择性腐蚀。由此推测: 选择性腐蚀主要发生在以奥氏体为基体, 只含少量铁素体的焊缝中。

( 5 ) 我国A502 焊条, 虽Ni、Mo 含量高(Cr16Ni25Mo6) , 但因含碳量高(C [ 0112%) , 堆焊金属耐均匀腐蚀( 特别是抗晶间腐蚀) 性能差; 而超低碳的Cr25Ni22Mo2 型( 荷兰Jungo 4465 和我国

00Cr25Ni22Mn4Mo2N) 焊材的耐蚀性能优良, 其均匀腐蚀率仅为01012~ 01017mm/ a, 所有试样均未发现晶间腐蚀和铁素体选择性腐蚀。

上述结论对我国随后的尿素设备的制造和焊接修复起到指导作用。20 世纪80 年代中期我国大型尿素设备国产化已采用尿素级不锈钢, 其配套焊材选用310Mo- L 和25- 22- 2 型。无锡不锈钢的焊接技术也日益成熟, 以致建造高难度的尿素不锈钢四大关键设备( 合成塔、汽提塔、高压冷凝器和高压洗涤器) 均实现了建造国产化。无锡不锈钢市场