國內(nèi)外雙相不銹鋼管的應(yīng)用分析

 雙相不銹鋼管的實(shí)用化已經(jīng)有近三十年的歷史，尤其是當(dāng)代超低碳含氮雙相不銹鋼管克服了焊接方面的一些問題，結(jié)合雙相不銹鋼管所具有的耐局部腐蝕和綜合力學(xué)性能好的一些優(yōu)點(diǎn)，為作為焊接結(jié)構(gòu)材料的大量推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件，近十幾年市場銷售量增加很快，加之隨著超級雙相不銹鋼管的步入市場，擴(kuò)大了在一些苛刻介質(zhì)中的應(yīng)用，使雙相不銹鋼管的應(yīng)用范圍不斷拓寬，也積累了不少實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，為雙相不銹鋼管的選用和新鋼種的開發(fā)進(jìn)一步創(chuàng)造了條件。

 國外雙相不銹鋼管已廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域，諸如紙漿和造紙、陸上和海上的油氣 工業(yè)、化學(xué)加工工業(yè)、運(yùn)輸業(yè)(化學(xué)品船和槽車)、制藥和食品工業(yè)以及建筑業(yè)等，多用于制造反應(yīng)容器，各種工業(yè)設(shè)備和輸送管道等。在大多數(shù)應(yīng)用中，雙相不銹鋼管被認(rèn)為是具有性能成本效益的材料，填補(bǔ)了普通奧氏體不銹鋼管如316L不銹鋼管和高合金奧氏體不銹鋼管之間的空白。

 盡管一般認(rèn)為使用雙相不銹鋼管是因?yàn)樗鼈冇心突瘜W(xué)產(chǎn)品的腐蝕性能，例如尿素和化肥生產(chǎn)、有機(jī)酸生產(chǎn)以及含硫化氫天然氣的加工等遇到的一些介質(zhì)，但最重要的應(yīng)用是用在那些奧氏體不銹鋼管不具有足夠耐孔蝕和應(yīng)力腐蝕斷裂性能的含氯離子熱水溶液介質(zhì)中，諸如熱交換器、冷凝器和各種容器等設(shè)備。以下是雙相不銹鋼管在各工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的例子：

一、中性氯化物環(huán)境

 雙相不銹鋼管在加工工業(yè)中應(yīng)用廣泛，特別適用于有可能產(chǎn)生局部腐蝕的環(huán)境。在加工工業(yè)中經(jīng)常使用含有少量氯離子的淡水作為冷卻水，導(dǎo)致在使用304L、316L等奧氏體不銹鋼管時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂(SCC)的危險(xiǎn)，而雙相不銹鋼管恰恰可以代替常用奧氏體不銹鋼管解決這一問題，尤其適用于由孔蝕引起的應(yīng)力腐蝕破裂的場合，因此可以說，在諸多的應(yīng)用當(dāng)中雙相不銹鋼管在這方面的應(yīng)用是首要的。

二、煉油工業(yè)

 這是雙相不銹鋼管使用較多的領(lǐng)域之一，主要用在常減壓蒸餾，催化裂化和加氫脫硫等裝置。早在70年代采用魯寧輸油管線油的南京煉油廠和濟(jì)南煉油廠在這一系統(tǒng)中就采用了00Cr18Ni5Mo3Si2雙相不銹鋼管，主要集中用于常減壓塔頂襯里（或復(fù)合板）、塔內(nèi)構(gòu)件、常頂空冷器、減頂增濕空冷器等，取得良好的使用效果。

 80年代以后，在沿海的天津煉油廠和鎮(zhèn)海煉油廠陸續(xù)各使用了4臺00Cr18Ni5Mo3Si2雙相不銹鋼管的減頂后冷水冷器管心。80年代以來國外采用3RE60和SAF2205雙相鋼（與國產(chǎn)的00Cr22Ni5Mo3N鋼相當(dāng)）用作加氫裂化，加氫脫硫等二次加工裝置中的空冷器、熱交換器等的管束、管板和封頭的較多。

三、化學(xué)和石化加工工業(yè)

 這一領(lǐng)域涉及的范圍很寬，工況情況復(fù)雜，介質(zhì)多種多樣，也是使用雙相不銹鋼管較早和較多的領(lǐng)域。它一方面是利用自身的耐腐蝕能力，特別是耐應(yīng)力腐蝕能力強(qiáng)的特點(diǎn)。在高溫高濃度醋酸介質(zhì)條件下，使用高合金奧氏體不銹鋼管，甚至耐蝕合金都不是很理想，超級雙相不銹鋼管卻可用制冷卻器，觸媒再生設(shè)備等。尤其在含氯離子的環(huán)境下，奧氏體不銹鋼管304L和316L因應(yīng)力腐蝕斷裂無法使用，而雙相不銹鋼管卻能解決問題，例如在聚氯乙烯生產(chǎn)中回收末反應(yīng)的氯乙烯單體的設(shè)備，氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯的反應(yīng)器等，都采用2205或超級雙相不銹鋼管。在化工和石化這一領(lǐng)域類似的許多塔器、熱交換器、冷卻器等也都是雙相不銹鋼管的很好的用途。另一則是利用它的高強(qiáng)度特點(diǎn)，這反映在制造各種儲槽、容器、反應(yīng)器等，可以減輕重量。

 國內(nèi)在這一領(lǐng)域應(yīng)用較多，諸如20萬噸的大型和多套中小型的甲醇合成反應(yīng)器的觸媒管都是采用雙相不銹鋼管。此外，用含氯離子水的換熱設(shè)備使用的也較多，例如尿素裝置中二氧化碳壓縮機(jī)三段冷卻器原使用的304L奧氏體不銹鋼管管束1個月后即因廢力腐蝕斷裂而泄漏，雙相不銹鋼管可用5年以上。在部分大型尿素生產(chǎn)廠的關(guān)健設(shè)備—甲銨泵泵體(大鍛件)以及高壓截止閥內(nèi)件都是使用耐腐蝕疲勞或耐磨損腐蝕的雙相不銹鋼管，國內(nèi)也在供應(yīng)。

四、石油和天然氣工業(yè)

 這是國外應(yīng)用雙相不銹鋼管的主要領(lǐng)域之一，目前鋪設(shè)的油氣輸送管線已大于854km。其中400km屬于海上油氣田，這方面的開發(fā)前景很大，絕大多數(shù)采用2205牌號。80年代以來雙相不銹鋼管在酸性氣和油的生產(chǎn)中用量逐漸增多，主要用作生產(chǎn)管襯里、岸上和近海的管道系統(tǒng)以及熱交換器等，尤其是在天然氣的生產(chǎn)中，固溶態(tài)和冷加工態(tài)的雙相不銹鋼管多數(shù)面臨的是含有大量的氯離子、二氧化碳和一些硫化氫的環(huán)境，即所謂的酸性環(huán)境，但也有不含硫化氫，含有氯離子、二氧化碳，其分壓高達(dá)6MPa，即所謂的“甜氣”。

 在含有氯離子的濕二氧化碳環(huán)境中，雙相不銹鋼管是一個理想的材料，可耐高流速的磨損腐蝕，能夠代替加緩蝕劑的碳鋼使用，用于井上管道系統(tǒng)，減少可觀的材料重量。

 超級雙相不銹鋼管也已經(jīng)在油、氣工業(yè)中使用，如UR52N+已用在北海油田的油氣集合管和輸送管線上，SAF2507超級雙相不銹鋼用在阿拉斯加、北海、墨西哥灣等地的油氣井生產(chǎn)、海上采油平臺設(shè)施以及油氣輸送管線等，多用在沒有緩蝕劑的苛刻酸性環(huán)境。國內(nèi)僅南海油田少量使用，全部進(jìn)口。

六、紙漿和造紙工業(yè)

 雙相不銹鋼管在紙漿和造紙工業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)有三十幾年的歷史了，3RE60鋼最早就是在這一領(lǐng)域起步應(yīng)用的。除3RE60鋼外，其他如SAF2205(UR45N)、UR47N(00Cr25Ni6.5Mo3N)、UR52N+(00Cr25Ni6.5Mo3.5CuN)等都已獲得了應(yīng)用。主要是利用雙相不銹鋼管優(yōu)秀的力學(xué)性能、耐磨損腐蝕和空泡腐蝕、耐腐蝕疲勞以及耐應(yīng)力腐蝕等的特點(diǎn)。制造紙漿和造紙工業(yè)用的木屑預(yù)蒸器、間歇式和連續(xù)式紙漿蒸煮器，造紙壓力滾筒機(jī)和回收設(shè)備等，都得到了良好的使用效果。

七、化肥工業(yè)

 隨著雙相不銹鋼管的發(fā)展，在尿素和磷肥工業(yè)中的應(yīng)用逐漸增多。尿素工業(yè)中多用變形材，磷肥工業(yè)中多用鑄件。針對雙相不銹鋼管在尿素中的應(yīng)用，日本開發(fā)了尿素專用雙相不銹鋼管牌號DP-12，是含有微量鎢和銅的25Cr-7Ni-3Mo-N的超低碳鋼，用于大中型裝置上氣提塔的氣提管、高壓冷凝器的冷凝管、高壓分解塔的分解管以及輸送管道等。

 從80年代開始，我國就已經(jīng)開始研究和使用雙相不銹鋼管在尿素介質(zhì)中的應(yīng)用。目前國內(nèi)尿素廠大多使用00Cr18Ni5Mo3Si2鋼，也有一些廠家使用00Cr25Ni6Mo2N鋼。Cr18型鋼雖然不能通過Huey法的檢測，但是價(jià)格相對較低，壽命高于以往使用0Cr18Ni12Mo2Ti或316鋼。

八、海水環(huán)境

 海水是自然環(huán)境中腐蝕性最強(qiáng)的一種介質(zhì)，尤其是在金屬表面黏附有微生物層時(shí)，使其腐蝕電位增加，因此也增加產(chǎn)生了孔蝕和縫隙腐蝕的危險(xiǎn)性。對于熱海水介質(zhì)，微生物層的增厚會導(dǎo)致海水熱交換器的熱效率損失。早在70年代日本就開始使用329J1和NTK R-4(00Cr25Ni5Mo1.5～2.5含氮（或不含氮）的鋼制造化工廠用或船用海水熱交換器或海水冷卻器管束。

 國內(nèi)于1986年采用00Cr25Ni7Mo3WCuN雙相不銹鋼管制造了一臺用于乙烯裝置的催化劑再生冷卻器。目前就熱海水用鋼而言，大多數(shù)都是使用25Cr-3Mo型的雙相不銹鋼管。

九、能源與環(huán)保工業(yè)

 北美、歐洲和日本等國家為了減少發(fā)電廠煤的燃燒對大氣造成的污染，防止酸雨，自80年代末期廣泛采用FGD（煙氣脫硫）法脫去燃燒氣體中的硫。FGD裝置中的一些重要部件，如容器、風(fēng)扇葉片、攪拌器、泵、閥和離心機(jī)等就是用雙相不銹鋼管制備的，以防止氯化物腐蝕和防止苛刻的磨粒磨損和泥漿的磨損腐蝕。

十、輕工和食品工業(yè)

 在這一領(lǐng)域中多使用低牌號的Cr18型和Cr22型雙相不銹鋼管，國內(nèi)主要用在鹽化工裝置上，國外多用在食品工業(yè)上。

 由于00Cr18Ni5Mo3Si2鋼在中性氯化物溶液中有較好的耐孔蝕和縫隙腐蝕的能力，利用這一特點(diǎn)，國內(nèi)開發(fā)了該鋼在真空制鹽和鹽硝聯(lián)產(chǎn)裝置上的應(yīng)用。雙相不銹鋼管用于大型真空制鹽裝置國內(nèi)已有成熟的經(jīng)驗(yàn)。

 國外將3RE60鋼用于人造奶油冷卻器的盤底，發(fā)酵罐的加熱/冷卻盤管和制藥蒸餾塔，用SAF2205雙相不銹鋼用于制造植物油熱交換器的管束。

十一、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件

 雙相不銹鋼管具有比奧氏體不銹鋼管更高的強(qiáng)度，許多歐洲國家利用雙相不銹鋼管的高強(qiáng)度特性將其用于醋酸、羰基化工藝生產(chǎn)過程中的壓縮機(jī)與反應(yīng)器之間的連接管道系統(tǒng)。

 雙相不銹鋼管作為結(jié)構(gòu)件多數(shù)用在如油氣井的儀表管路，錄井鋼絲，油氣集合管道，油氣分離器以及工藝管道等；濱海采油平臺上鉆井架的張拉系統(tǒng)，工藝管道，消防系統(tǒng)的管道等；海底輸送流體的管道，潛水器，船用螺旋推進(jìn)器，錨的支撐板以及海上或陸上運(yùn)輸?shù)鸟g船，槽車等。雙相不銹鋼管能夠滿足這些構(gòu)件既要求強(qiáng)度又要求耐腐蝕性的需要。