國內(nèi)外雙相不銹鋼管的應用分析

 雙相不銹鋼管的實用化已經(jīng)有近三十年的歷史，尤其是當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性能好的一些優(yōu)點，為作為焊接結(jié)構(gòu)材料的大量推廣應用創(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，擴大了在一些苛刻介質(zhì)中的應用，使雙相不銹鋼管的應用范圍不斷拓寬，也積累了不少實際使用經(jīng)驗，為雙相不銹鋼管的選用和新鋼種的開發(fā)進一步創(chuàng)造了條件。

 國外雙相不銹鋼管已廣泛地應用于各工業(yè)領域，諸如紙漿和造紙、陸上和海上的油氣 工業(yè)、化學加工工業(yè)、運輸業(yè)(化學品船和槽車)、制藥和食品工業(yè)以及建筑業(yè)等，多用于制造反應容器，各種工業(yè)設備和輸送管道等。在大多數(shù)應用中，雙相不銹鋼管被認為是具有性能成本效益的材料，填補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。

 盡管一般認為使用雙相不銹鋼管是因為它們有耐化學產(chǎn)品的腐蝕性能，例如尿素和化肥生產(chǎn)、有機酸生產(chǎn)以及含硫化氫天然氣的加工等遇到的一些介質(zhì)，但最重要的應用是用在那些奧氏體不銹鋼管不具有足夠耐孔蝕和應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備。以下是雙相不銹鋼管在各工業(yè)領域應用的例子：

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，導致在使用304L、316L等奧氏體不銹鋼管時產(chǎn)生應力腐蝕破裂(SCC)的危險，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力腐蝕破裂的場合，因此可以說，在諸多的應用當中雙相不銹鋼管在這方面的應用是首要的。

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）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、化學和石化加工工業(yè)

 這一領域涉及的范圍很寬，工況情況復雜，介質(zhì)多種多樣，也是使用雙相不銹鋼管較早和較多的領域。它一方面是利用自身的耐腐蝕能力，特別是耐應力腐蝕能力強的特點。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)中回收末反應的氯乙烯單體的設備，氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯的反應器等，都采用2205或超級雙相不銹鋼管。在化工和石化這一領域類似的許多塔器、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度特點，這反映在制造各種儲槽、容器、反應器等，可以減輕重量。

 國內(nèi)在這一領域應用較多，諸如20萬噸的大型和多套中小型的甲醇合成反應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備使用的也較多，例如尿素裝置中二氧化碳壓縮機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。

四、石油和天然氣工業(yè)

 這是國外應用雙相不銹鋼管的主要領域之一，目前鋪設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)中的應用已經(jīng)有三十幾年的歷史了，3RE60鋼最早就是在這一領域起步應用的。除3RE60鋼外，其他如SAF2205(UR45N)、UR47N(00Cr25Ni6.5Mo3N)、UR52N+(00Cr25Ni6.5Mo3.5CuN)等都已獲得了應用。主要是利用雙相不銹鋼管優(yōu)秀的力學性能、耐磨損腐蝕和空泡腐蝕、耐腐蝕疲勞以及耐應力腐蝕等的特點。制造紙漿和造紙工業(yè)用的木屑預蒸器、間歇式和連續(xù)式紙漿蒸煮器，造紙壓力滾筒機和回收設備等，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)境中腐蝕性最強的一種介質(zhì)，尤其是在金屬表面黏附有微生物層時，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性。對于熱海水介質(zhì)，微生物層的增厚會導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、風扇葉片、攪拌器、泵、閥和離心機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，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。

 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度，許多歐洲國家利用雙相不銹鋼管的高強度特性將其用于醋酸、羰基化工藝生產(chǎn)過程中的壓縮機與反應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，船用螺旋推進器，錨的支撐板以及海上或陸上運輸?shù)鸟g船，槽車等。雙相不銹鋼管能夠滿足這些構(gòu)件既要求強度又要求耐腐蝕性的需要。