奥氏体不锈钢在工业中的应用

材料

奥氏体不锈钢在工业中的应用

杜存臣

(徐州工业职业技术学院,徐州221006)

摘要关键词

本文通过不同介质对生产装置腐蚀防护的要求进行分析,重点介绍不锈钢中使用量最大的奥氏体不锈钢在石油、化学、轻工、食

品、医药等行业中的应用。

奥氏体不锈钢

工业

应用

奥氏体不锈钢是不锈钢类中钢种最多、使用量最

大的一种(约占整个不锈钢产量的65~70%)。最常用的奥氏体不锈钢是Fe-Cr-Ni系合金(即美国的AISI300系,与我国钢号对照见表1);Fe-Cr-Ni-Mn系(即美国AISI200系,与我国钢号对照见表2);特殊奥氏体不锈钢(见表3)等三种。

表1美国AISI300系与我国钢号对照

钢号AISI301302302B

中国1Cr17Ni71Cr18Ni91Cr18Ni9Si

AISI304N305308

钢号

中国0Cr18Ni9N1Cr10Ni12H0Cr21Ni10H00Cr21Ni100Cr23Ni130Cr25Ni200Cr17Ni12Mo200Cr17Ni14Mo2

[1]、[2][1]、[2]

(2)降低碳含量或加Ti或Nb、Ta稳定化元素,减

小焊接材料的晶间腐蚀倾向;

(3)加Ni和Cr改善高温抗氧化性和强度;(4)加Ni改善了抗应力腐蚀性能;(5)加S、Se改善了切削性和构件表面精度。由于奥氏体不锈钢具有全面、良好的综合性能,在工业上获得了广泛的应用。

钢号

AISI317321

347

中国0Cr19Ni13Mo30Cr18Ni11Ti0Cr18Ni11Nb

316N0Cr17Ni12Mo2N317L00Cr19Ni13Mo3

1在化学工业中的应用

硫酸、硫铵及合成纤维等化学工业均以硫酸作为

1.1硫酸(H2SO4)

基本原料。因此,其装置广泛地使用不锈钢。低的和中等浓度的硫酸为还原性酸,热浓硫酸为强氧化性酸。因此,硫酸浓度、温度不同,应用的材料也不同。一般说,含Mo2~3%的不锈钢是用在硫酸中的最低牌号,不含Mo的18-8型钢仅能用于室温下的某些条件,含Mo2~3%的不锈钢在5%的H2SO4中可用到50bC;含Mo3~4%的不锈钢在5%H2SO4中则可用到[60bC;含Mo并含Cu的不锈钢,较仅含Mo的钢使用范围要宽得多。当硫酸中含高价金属离子时,可产生极大的缓蚀作用,扩大一些钢的使用范围;当硫酸中含有F,C1等活化离子时,则显著地加速不锈钢腐蚀,从而使一些不锈钢的使用范围变窄。

--

303Y1Cr18Ni9308L303eY1Cr18Ni9Se309S304304L

0Cr18Ni900Cr18Ni11

310S316316L

304LN00Cr18Ni10N

表2美国AISI200系与我国钢号对照

钢号

钢号

钢号

AISI中国AISI中国AISI中国

2011CrMn6Ni5N2021Cr18Mn8Ni5N216L00Cr18Mn8Ni5Mo3N

奥氏体不锈钢从1913年在德国问世后,在随后的80多年内,其成分在18-8(Crl8Ni8)的基础上有以下几方面的重要发展:

(1)加Mo改善了钢的点蚀和耐缝隙腐蚀性;

[2]

表3特殊不锈钢与我国钢号对照[1]、

1.2亚硫酸(H2SO3)

含Mo不锈钢在亚硫酸中是极耐蚀的。常温的亚硫酸中18Cr-8Ni系不锈钢是耐蚀的。但160e、5atm(506.6kPa)以上,上述不锈钢急剧侵蚀,而316、316L在180e、10atm(1.013MPa)的亚硫酸中仍有足够的耐蚀性。在1%亚硫酸环境中304、316在焊后容易引起晶间腐蚀,此时,应选择超低碳不锈钢。

1.3硝酸(HNO3)

不锈钢在此氧化性酸中,由于表面生成氧化膜具有极好的耐蚀性。因此,不锈钢在硝酸的制造装置及以硝酸为原料的各种合成化学工业(例如硝铵肥料、火药、丙烯睛等)的装置中被广泛采用。硝酸腐蚀主要是均匀腐蚀或晶间腐蚀,几乎不引起点蚀和应力腐蚀。因此,各种18-8型不锈钢均可得到最广泛的应用,如耐浓度[65%常压下任何温度的硝酸腐蚀,而当浓度[85%时应选用00Cr25Ni20Nb合金,当浓度\85%和发烟硝酸时,一般只能选用高Si(~4%)不锈钢。

1.4磷酸(H3PO4)

磷酸的生产有湿法和热法二种。热法生产的磷酸具有较高的纯度,而湿法生产的磷酸,根据磷矿石的矿源、工业水、硫酸等原料,将含有一定数量的F-、C1-、SO42-等。一般来说,在纯磷酸中常用的不锈钢基本上可以解决它的腐蚀问题,例如18-8型不锈钢可用于贮藏浓度达85%的冷磷酸,而含Mo2~3%不锈钢的耐蚀性更强。热法生产磷酸用的装置,采用18-8、18-12Mo2即可。湿法生产磷酸的装置,应根据磷酸溶液中C1-、F-等来确定选用材料的Cr、Mo含量,一般为高Cr、高Mo材料,常用的材料为00Cr25Ni5Mo3Cu,00Cr20Ni25Mo4.5Cu、00Cr25Ni25Mo5、00Cr26Ni35Mo4Cu、000Cr30Mo2、00Ni56Cr30Mo6W2Cu2、00Ni54Cr38Mo5。

1.5醋酸(HAc)

18-8型不锈钢在纯HAc中有着优异的耐蚀性,其中,在<50%HAc中可用至沸腾温度,在>50%HAc中可用到80bC,高于此温度时则可改用00Cr17Ni14Mo2、00Cr17Ni14Mo3不锈钢。醋酸生产装置以及以醋酸为原料的各种合成装置,由于存在其他杂质,例如氯离子、H2SO4、甲酸等,通常的00Crl7Nil4Mo2、00Crl7Ni14Mo3不锈钢可能遭受腐蚀,

这时应选用00Cr18Nil8Mo5、00Cr20Ni25Mo4.5Cu、

00Cr26Ni35Mo4Cu或Ti。1.6盐酸(HCl)

在盐酸水溶液中,由于C1和H共同作用破坏了不锈钢的钝化膜,并阻止钝化膜的形成,很容易引起均匀腐蚀、点蚀及应力腐蚀破裂。像Carpenter20、Werthite等特殊不锈钢也不能用于盐酸,仅仅可用在很稀的盐酸。

1.7氢氧化钠(NaOH)

18-8、18-12-Mo等Cr-Ni奥氏体钢虽然耐碱的性能良好,但是却极易产生苛性应力腐蚀破裂,特别是在中等浓度(40~50%)的NaOH中更为突出。因此,在NaOH工业中Ni、Monel、Inconel合金成为主要的材料,而304、304L、316、316L只用于低浓度的溶液或低温高浓度溶液中。

-+

2在其他的无机化学工业中的应用

中性NaCl溶液中,不锈钢的表面钝化膜很容易

2.1食盐

被破坏而产生点蚀、应力腐蚀等局部腐蚀,特别是高温水溶液中更容易引起局部腐蚀。食盐制造装置的结构材料主要是非金属。但是,近十几年由于要求提高浓缩结晶过程的效率及食盐制造方法的进步,预热器、浓缩结晶罐等设备多采用铜合金和高Mo奥氏体不锈钢,而离子分离器、加压鼓风机、泵等部件可使用00Cr17Ni14Mo2不锈钢。不锈钢与铜合金一起使用时,由于铜合金的腐蚀生成Cu,Cu与Cl一起将促使不锈钢产生点蚀等局部腐蚀,因此这种情况下应采用高Mo的奥氏体不锈钢。2.2氯

近年氯乙烯、整体模制塑料等出现,使氯的需要急剧增长。食盐水电解得到的氯气经浓H2SO4干燥冷却后得到液态氯。在低温干燥氯气中,一般奥氏体不锈钢是耐蚀的,例如18-8可用于[150e,00Cr18Ni18Mo5、00Cr18Ni18Mo2Cu2可用到[250e,其腐蚀率[0.05mm/a,温度更高可选用Ni基合金。在干氯中材料之所以耐蚀,主要是由于金属表面生成一层致密的氯化物,从而保护金属进一步被腐蚀。在湿氯中表现出优异的耐蚀性的金属材料极少,仅有工业纯Ti、Hastelley合金B、C等。因此,在氯的

2+

2+

-

制造装置中,金属材料的使用范围受到限制。食盐电解槽、干燥塔等用橡胶衬里及玻璃钢衬里,而干燥的液化容器等可用18-8系不锈钢。

2.3氨

氨的制造方法,根据其使用的原料分为油气化制造氨装置、水电解制造氨装置、焦炉发生煤气、水发生炉气制造氨装置等。这些装置的材料,部分使用碳钢,部分使用特殊材料,如18-8不锈钢,Al、In-conel、Ni、Monel合金等。不锈钢主要用于热交换器以防水的腐蚀,Inconel、Monel、Ni用于耐无水氨和氨溶液的腐蚀。304L、347不锈钢用作合成塔内部构件。

以炼油厂废气或天然气为原料生产乙烯、丙烯、乙炔等中间产品,然后进一步合成制造聚乙烯、聚苯乙烯、丙酮、丁二烯和各种合成树脂等,因合成以后的工艺与一般化 …… 此处隐藏：3860字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……