高硅奥氏体不锈钢在高温浓硫酸中的应用与前景.docx

高硅奥氏体不锈钢在高温浓硫酸中的应用与前景邱德良,刘焕安,赵成永(旅顺滨城化工设备配件厂,辽宁大连116049)摘要:针对高硅奥氏体不锈钢在高温浓硫酸中优异的耐腐蚀性能,自行研制了DS系列高硅奥氏体不锈钢,其中DS-1用于板材,DS-2用于铸件。阐述了DS-1板的力学性能和耐高温浓硫酸的腐蚀速度,介绍了DS-1板代替耐酸瓷砖用于硫酸装置干吸塔衬里,以及DS-2用于塔内填料支撑装置相关部件和管式分酸器喷嘴的使用情况。若用DS系列高硅奥氏体不锈钢制作其他设备和管件等,可不设阳极保护系统,应用前景广阔。关键词:硫酸生产;奥氏体不锈钢+高硅;性能;应用中图分类号:TQ111.16文献标识码:B文章编号:1009-1904(2006)06-0033-04金川集团有限公司化工厂率先在新型干吸塔的衬里及相关部件方面选用了DS系列高硅奥氏体不锈钢,从2002年至今该厂共有10台三位一体(塔体、酸循环槽和捕器)衬DS-1高硅奥氏体不锈钢板和采用DS-2制造部件的干吸塔投入运行,均取得了预期的效果。此外,尚有同样结构和材料的3台干吸塔在施工中。太原化学工业集团有限公司硫酸厂在技术改造中新增1台干燥塔,也采用DS-1高硅奥氏体不锈钢做内衬。1概述硫酸生产中使用介质为高温浓硫酸的干吸塔设备,传统都采用耐酸瓷砖做防腐蚀衬里。耐酸瓷砖在砌筑过程中难以保证耐酸胶泥填满砖缝,砖缝易渗漏;在外力敲击、震动等特殊情况下,砖缝易出现裂纹,严重时也会造成渗漏。当硫酸渗漏到塔壳与耐酸瓷砖之间,会产生硫酸盐,其体积将膨胀7倍,壳体被腐蚀也易胀裂。输送高温浓硫酸的泵、阀、管线等部件,其耐腐蚀材料通常可采用低铬铸铁、高硅铸铁、聚四氟乙烯、耐硫酸的不锈钢、20号合金等。这些材料各有使用范围。但是,能为各种部件共用的关键性材料在国内近年还是空白。旅顺滨城化工设备配件厂在2001年春天开发的高硅奥氏体不锈钢可谓是一种多用途的材料,其板材注册商标为DS-1,铸材注册商标为DS-2。2高硅奥氏体不锈钢2.1DS系列高硅奥氏体不锈钢DS-1高硅奥氏体不锈钢的力学性能见表1,耐高温浓硫酸的腐蚀性能见表2。表1国内外典型的高硅奥氏体不锈钢力学性能拉伸强度δb屈服强度δ0.2延伸率牌号/MPa/MPa/1两个方案大,但储盐量最大,能满足业主的要求,投产后的运行成本低,与斗轮式堆取料机堆场相比又可省出近6000m2的土地用做它用(建储罐区等)。再有,在堆取料机出现意外故障时,可以采取有效的应急措施确保装置生产的正常进行,这是最关键的。而且自动化程度高,符合漕泾现代化工业区的要求,可作为推荐方案。DS-1(3.0mm板)700Si(20mm板)Sandvik-SX560540490～80025024022020%50%45%ZeCor(ASTM240规范)≥538≥255≥30%表2DS-1高硅奥氏体不锈钢在高温浓硫酸中的腐蚀速度-1腐蚀速度/mm·a试验温度/℃93%H2SO498%H2SO4801001200.001050.004500.008370.000520.002000.00228作者简介:宋忠辉(1963-),男,上海人,高级工程师,长期从事化工设备和粉体工程设计工作。(收稿日期:2006-07-20)1500.026000.00250硫磷设计与粉体工程SPBMHRELATEDENGINEERING·34·2006年第6期76%)和管式分酸器等。管式分酸器的分酸点高达53个/米2,悬挂在锥形塔外壳上。捕沫器为“V”型折叠式结构,在圆钢骨架铺设2层PTEE丝网。塔体与酸循环槽在底部连通(见图1),中间设有硫酸过滤器防止瓷环碎片等渣物进入泵体和酸冷却器等设备。塔体与酸循环槽直接放于地面基础上,省去庞大、笨重的塔台设施和循环槽基础,减少防腐蚀配套设施,缩短了硫酸输送管线,降低酸泵的压头,减少泵的动力消耗,降低塔的操作阻力,拓宽了系统运行弹性。对材料耐腐蚀性能我们追求的是既经济又适用。我厂高硅奥氏体不锈钢成分按“金属十级腐蚀标准”的第四级(耐蚀)设计,即耐热浓硫酸的腐蚀速度为0.01～0.05mm/a,达到在硫酸干吸塔内不用砌筑耐酸瓷砖,改为衬1mm厚DS-1高硅奥氏体不锈钢板就可以使用20～50年。DS-1是超低碳高硅,并用铬、镍、钼、铜和稀土元素合金化的奥氏体不锈钢,其耐腐蚀性能可与Saramet、SX、ZeCor、700Si等国外的高硅奥氏体不锈钢媲美(见表3)。可用于硫酸装置制造干吸塔及酸容器,不需砌筑耐酸瓷砖防腐层,也不用阳极保护等防腐蚀措施。表3ZeCor在浓硫酸中的腐蚀速度温度/℃名称606071105115115143w(H2SO4)/1腐蚀速度/mm·a-193.0%0.02595.0%0.02096.0%0.00598.5%0.01299.0%0.05196.0%0.0