材料 双相不锈钢综述

1、我国双相不锈钢生产与使用综述我国双相不锈钢生产与使用综述11.双相不锈钢的定义22.双相不锈钢的特性与优势23.双相不锈钢的主要代表牌号34.双相不锈钢的发展动向45.中国双相不锈钢的发展概况46.中国双相不锈钢的应用业绩5我国著名不锈钢专家、钢铁研究总院的吴玖教授去年在“2003年北京国际双相不锈钢大会”上介绍了我国双相不锈钢生产与使用的情况。双相钢产生已有八十年历史，但在冶炼与深加工方面的困难一直限制着它的生产与应用，直到上世纪七十年代精炼技术的发展才逐步解决了上述问题。2002年世界上双相不锈钢的产量只占总产量的1，但它的增长率却高达17，大大高于其它钢种的增长速度。可以说双相不锈钢在世

2、界上仍属于刚刚起步的“新材料”。我国双相不锈钢的普及非常迅速，1999年国内双相钢的消费量约2000吨，到了2002年就达到4000吨，其中大部分依靠进口。如南京、镇海、天津、济南等炼化公司将双相钢用于常减压蒸馏塔顶衬里、塔内构件、空冷器和水冷器等部件；国内一些甲醇合成反应器的触媒管以及尿素生产中使用的热交换设备与甲铵泵泵体都采用双相钢；在运输方面，中国长江航运集团青山船厂采用欧洲建造标准，使用进口双相钢板，自行制造成功第一艘18500吨化学品船，已出口比利时。西气东输工程的塔里木盆地集气管线也考虑使用双相不锈钢焊管，初步计划用量在3000吨左右。双相钢的应用范围不止这些。例如在制盐方面，20

3、-30万吨制盐厂的大型盐水芒硝蒸发罐采用了双相不锈钢的衬里和复合板，解决了设备结盐垢和腐蚀问题，最长的已有10年的使用历史；在建筑领域，在滨海城市雕塑景观和民用容器等方面还有广阔的应用前景。我国自七十年代中期开始开发含氮的双相不锈钢，目前已开发五个牌号，其中低铬钢种被列为国标。总体来说，中国仍处于国外的第二代的水平。在双相钢的研究与开发方面，钢铁研究总院、太原钢铁集团公司与宝钢集团上钢三厂做了大量的工作，目前太钢与上钢三厂已具备批量生产某些牌号双相钢的能力。例如三峡工程的通水管线使用的就是太钢生产的不锈钢复合管，外壁为普通的低碳钢板，内壁为双相不锈钢板。此外，一些民营企业，如浙江天宝公司也具备

4、了冶炼生产双相钢的能力。针对目前双相不锈钢在生产与应用方面存在的问题，吴教授提出了几点建议：一、通过多种宣传手段广为介绍宣传；二、加速超级双相钢的科研和生产试制工作；三、促进发展双相钢的生产与制造业，扩大双相钢板尤其是热轧板的生产；四、加强对双相不锈钢焊接技术的普及和配套焊接材料的研制；五、在修订国标时考虑双相不锈钢的纳标和修订；六、大力开拓双相不锈钢的工业与民用潜在市场。1. 双相不锈钢的定义所谓双相不锈钢是在其固淬组织中铁素体相与奥氏体相各占一半，一般最少相的含量也需要达到30%。2. 双相不锈钢的特性与优势由于两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使DSS兼有铁素体不锈钢和奥

5、氏体不锈钢的优点。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下： （1）屈服强度比普通奥氏体不锈钢高一倍多，且具有成型需要的足够的塑韧性。采用双相不锈钢制造储罐或压力容器的壁厚要比常用的奥氏体减少30-50%，有利于降低成本。（2）具有优异的耐应力腐蚀破裂的能力，即使是含合金量最低的双相不锈钢也有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀破裂的能力，尤其在含氯离子的环境中。应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。（3）在许多介质中应用最普遍的2205双相不锈钢的耐腐蚀性优于普通的316L奥氏体不锈钢，而超级双相不锈钢具有极高的耐腐蚀性，再一些介质中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奥氏体不锈钢，乃至耐蚀

6、合金。（4）具有良好的耐局部腐蚀性能，与合金含量相当的奥氏体不锈钢相比，它的耐磨损腐蚀和疲劳腐蚀性能都优于奥氏体不锈钢。（5）比奥氏体不锈钢的线膨胀系数低，和碳钢接近，适合与碳钢连接，具有重要的工程意义，如生产复合板或衬里等。（6）不论在动载或静载条件下，比奥氏体不锈钢具有更高的能量吸收能力，这对结构件应付突发事故如冲撞，爆炸等，双相不锈钢优势明显，有实际应用价值。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的弱势如下：（1）应用的普遍性与多面性不如奥氏体不锈钢，例如其使用温度必须控制在250摄氏度以下。（2）其塑韧性较奥氏体不锈钢低，冷，热加工工艺和成型性能不如奥氏体不锈钢。（3）存在中温脆性区，需要严格

7、控制热处理和焊接的工艺制度，以避免有害相的出现，损害性能。与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下：（1）综合力学性能比铁素体不锈钢好，尤其是塑韧性，不象铁素体不锈钢那样对脆性敏感。（2）除耐应力腐蚀性能外，其他耐局部腐蚀性能都优于铁素体不锈钢。（3）冷加工工艺性能和冷成型性能远优于铁素体不锈钢。（4）焊接性能也远优于铁素体不锈钢，一般焊前不需预热，焊后不需热处理。（5）应用范围较铁素体不锈钢宽。与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的弱势如下：合金元素含量高，价格相对高，一般铁素体不含镍。综上所述，可以概括地看出DSS的使用性能和工艺性能的概貌，它以其优越的力学与耐腐蚀综合性能赢得了使用者的青睐，已

8、成为既节省重量又节省投资的优良的耐蚀工程材料。3. 双相不锈钢的主要代表牌号DSS一般可分为四类:低合金型-代表牌号是UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N） PREN值2425 中合金型-代表牌号是UNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N）, PREN 值32 33 高合金型-标准牌号有UNS S32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N）, PREN 值3839 超级双相不锈钢型-标准牌号有UNS S32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N）, PREN值40 ( PREN 耐孔蚀指数 PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%) 低合金型U

9、NS S32304不含钼, 在耐应力腐蚀方面可代替AISI304或316使用.中合金型UNS S31803的耐蚀性能介于AISI 316L和6%Mo+N奥氏体不锈钢之间.高合金型,一般含25%Cr,还含有钼和氮,有的还含有铜和钨,这类钢的耐蚀性能高于22%Cr的 双相不锈钢.超级双相不锈钢型,含高钼和氮,有的也含钨和铜 , 可适用于苛刻的介质条件,具有良好的耐腐蚀与力学综合性能,可与超级奥氏体不锈钢相比美.代表牌号的主要化学成分类型 UNS 牌号 化学成分,%- C Cr Ni Mo Cu N 低合金型 S32304 0.03 23 4 0.05/0.20 中合金型 S31803 0.03 2

10、2 5 3 0.08/0.20中合金型 S32205 0.03 22 5 3 0.14/0.20高合金型 S32550 0.04 25 6 3 2 0.10/0.25超级DSS S32750 0.03 25 7 4 0.24/0.32 从表中可以看出: S 32205是由S31803派生出的钢种, 在ASTM A 240/240M-99a标准中是在1999年才纳标的,它的Cr、Mo和N元素的区间都比较窄,容易达到相的平衡(即两相约各占一半), 改善了钢的强度,耐腐蚀性和焊接性能,多用于性能要求较高和需要焊接的材料,如油气管线等. 4. 双相不锈钢的发展动向值得关注的是低合金含锰双相不锈钢的开发

11、. 近十年来有关国家如美国,南非等研究以锰代镍双相不锈钢的开发,但除铸件外,所开发的新钢种多具有介稳的奥氏体,藉冷变形后马氏体的转变 提高强度,很难作焊接件使用,也很难适应某些环境,例如会产生应力腐蚀的环境,这样使用很局限.近年瑞典开发的低锰低镍双相不锈钢则比较成熟,目标明确,为了节镍以取代用途很广的304,甚至可能代替价格与304相当,目前使用并不广的2304双相不锈钢,具有实际推广的价值,值得注意.瑞典Avesta Polarit AB开发的LDX 2101 双相不锈钢(21.5%Cr, 5%Mn, 1.5%Ni, 0.22%N), 由于提高了钢中的氮,获得了稳定的奥氏体,相的平衡与组织稳

12、定性都较好,对金属间相的析出不敏感,在析出最敏感的温度650,保温10h后的冲击值才降至50J，其组织稳定性较2205钢好。该钢的强度高，耐腐蚀性与304相当，可焊接，其寿命周期成本较奥氏体不锈钢低.LDX 2101钢已进行工业试制,在AOD/CLU炉精炼后进行连铸,生产长材铸胚和板胚,只是目前尚未大量推广应用，鉴于它具有较好的综合性能，潜在的用途范围很宽，尤其用作结构件很有前途，例如可代替 2205双相不锈钢用作桥梁结构，还可用制混凝土中的钢筋，解决在有氯离子污染环境中材料的腐蚀问题,此外，还可取代304和316钢制造容器、塔器、热水贮罐和加热器等。从世界不锈钢的消耗量来看,双相不锈钢只占很

13、少的份额,它的价格还是较高的,从价格比来看:若304,304L为1,则 316L为1.3, 而2205则为1.6, 说明要想增加双相不锈钢的市场份额,应当有更廉价的,能与应用最普遍的304(304L)钢相竞争的新钢种还是有价值的,当然这方面还有许多工作要做. 值得一述的还有含锰超级双相不锈钢的开发,在德国开发了含25%Cr, 6%Mn, 6%Ni, 3%Mo, 2%W和0.5%N,还有Cu的高合金铸钢,该钢靠固溶强化,0.2 可达到550MPa, 比含0.15%N的类似钢种高出近70MPa, 临界孔蚀温度(CPT)达到70,耐磨损腐蚀性能好. 在奥地利也开发了BO A920(26%Cr, 7%

14、Ni, 3%Mn, 4%Mo, 0.35%N)超级双相不锈钢, PREN值达45,0.2为600MPa, AK为100200J, 适合用制小尺寸高速运转的部件. 这两种钢目前还处于试验室阶段. 这两种钢都是靠加入锰提高了氮的溶解度,由于合金含量高,组织稳定性相对较低,容易析出脆性相5. 中国双相不锈钢的发展概况在国外经过几代双相不锈钢的发展和完善，至今已有包括超级双相不锈钢在内的系列牌号。双相不锈钢己是一个成熟的，能与马氏体、铁素体、奥氏体不锈钢并列的钢类。发展到今天，国外的双相不锈钢无论从生产、加工制造及应用角度来看，技术上已然比较成熟，作为一种性能优良，又能节省投资的工程材料在一些用途上取

15、代了普通的奥氏体不锈钢，应用领域十分广泛。尽管世界双相不锈钢的年产量不是很高，只占世界不锈钢产量的1，但随着双相不锈钢局部腐蚀性能好和强度高的优势的充分利用和展现，以及有目共睹的良好使用效果，使其每年以17的速率增长着，至2002年产量已达11万t以上。 在国外发展双相不锈钢的基础上，中国自70年代中期也开始发展了双相不锈钢，主要是研制含氮钢，关注氮对钢性能和工艺的影响。至今已有包括5个钢种的系列牌号，但只有低铬的钢种纳入了国家标准，其余都按企标生产，目前钢板的国标正在修订，Cr22和Cr25型的双相不锈钢将考虑纳标。中国的双相不锈钢只是处于国外第二代双相不锈钢的发展水平，钢中的含氮量在02以

16、下。至于目前国外己步入市场的含氮在025035的超级双相不锈钢，中国仍处于实验室开发阶段，AOD精炼工艺和双相不锈钢连铸工艺的成熟将有助于超级双相不锈钢板的工业试生产成功。目前国内双相不锈钢主要产品是管、板和复合板，也有锻件和铸件，产量都不大。219mm的无缝管和457mm薄壁等离子焊管都已研制成功，2205与Q345C的复合板也己用在长江三峡工程的排沙管，泄洪深孔衬砌等。据不完全统计，1999年双相不锈钢国内的消费量约2000t，近两年的年消费量达到4000t，翻了一番。随着应用的发展，国内产品满足不了要求，尤其一些工程项目，主要仍是靠进口。目前国内已具有制造双相不锈钢和超级双相不锈钢设备的

17、实力和较好的水平。南京化工有限公司化工机械厂，上海石化机械制造公司，金州重型机器有限公司等近十家大中型机械制造公司已经制造了近百台的双相不锈钢设备，南京化工有限公司化工机械厂和金州重型机器有限公司也能按照国外标准制造不只一台设备，分别出口至印度和马来西亚。南京化工有限公司化工机械厂和上海石化机械制造公司不仅能制造普通双相不锈钢设备，还能制造超级双相不锈钢设备，当然所用的UNS S32750和UNS S32760超级双相不锈钢的管材都是进口。至于油气和石化所需的管线钢，国内近两年已开始制造和野外施工焊接，还有待积累这方面的经验。6. 中国双相不锈钢的应用业绩国外双相不锈钢己广泛地应用于各工业领域

18、，诸如纸浆和造纸、陆上和海上的油气工业、化学加工工业、运输业（化学品船和槽车）、制药和食品工业以及建筑业等。大多用来制造反应容器，各种工业设备和输送管道等。在大多数应用中，双相不锈钢被认为是具有成本效益的材料，填补了普通奥氏体不锈钢如316和高合金奥氏体不锈钢之间的空白。以下是中国的双相不锈钢在有关工业领域应用的典型实例。2.1 石油和天然气工业这是国外应用双相不锈钢的主要领域之一，目前铺设的油气输送管线已有1000km。国内只有南海油田少量使用，全部进口。另外，西气东输工程西起塔里木盆地的集气管线考虑要用双相不锈钢焊管，国内已有条件生产和制造。炼油工业是最早使用国产双相不锈钢的部门，在南京，

19、镇海，天津，济南等炼化公司多集中用在常减压蒸馏塔的塔顶衬里（或复合板）、塔内构件、空冷器和水冷器等，最长的已使用20年。镇海炼化公司是我国最大的炼油基地，加工能力为1600万t，进入世界百强，冷凝冷却系统中多套设备使用双相不锈钢。2.2 化学和石化加工工业这一领域涉及的范围很宽，工况情况复杂，介质多种多样，也是使用双相不锈钢较早和较多的领域。甲醇是重要的能源化工原料，2002年国内产量210万t，进口量与此相当，国产缺口很大，当然也有少量（数千吨）出口韩国，目前20万t的大型和多套10万t以下的中小型的甲醇合成反应器的触媒管都是采用双相不锈钢，大中型装置采用2205钢管，使用进口管较多，小型装

20、置多采用185Mo型国产钢管。齐鲁石化公司氯乙烯装置的氧氯化反应器中的冷却蛇管的介质条件（HCI，水蒸气）苛刻，目前已使用进口的2205双相不锈钢，使用结果有待观察。上海石化公司乙烯装置的催化剂再生冷却器采用国产类似DP3钢的00C25Ni7Mo3WCuN双相不锈钢做海水冷却器管，海水出口温度40，至今已间歇使用15年，效果很好。河南煤化工厂的粉煤气化装置的数台冷却器都是采用进口2205钢管制造。2.3 化肥工业尿素工业也是最早使用国产双相不锈钢的部门，装置中含氯离子水的换热设备使用得较多，例如尿素装置中CO2压缩机三段冷却器原使用304L奥氏体不锈钢管束，l个月后即因应力腐蚀破裂而泄漏，双相

21、不锈钢可用5年以上，随后一、二段冷却器也都换用了185Mo或2205双相不锈钢。由于双相不锈钢在尿素介质中有良好的抗腐蚀疲劳性能，很适合制造尿素生产的关键设备甲按泵泵体。国产的00Cr25Ni6Mo2N钢可以通过Huey法的晶间腐蚀倾向检验，己用于黑龙江化肥厂、洞庭氮肥厂（五柱塞式）等大型化肥厂。国内中小化肥厂的甲按泵泵体基本上采用185Mo钢制造，也有数十家采用的是高铬含铅双相不锈钢。此外这种钢的泵阀锻件通过了日本JIS G0573、G0591硝酸法和硫酸法的检验，批量出口日本，价格要比日本当地生产的便宜。 此外，采用国产OCr25Ni6Mo3CuN时效强化双相不锈钢，利用其耐磨损腐蚀性能，

22、用于尿素装置主工艺管路多种规格的高压截止阀的内件等，效果不错。2.4 运输业最近几年海上化学品运输船行业是国外最大的双相不锈钢用户，消费量约占热轧板的50。化学品船装载的液体货物多种多样，包括化学和石化产品，食品等，要求船舱材料既能耐腐蚀，又有高的强度。如今2205双相不锈钢已代替316L和317L奥氏体不锈钢，成为海上化学品船的标准用材。国内在这方面刚刚起步，中国长江航运集团青山船厂采用欧洲建造标准，使用进口的2205钢板，自行制造成功第一艘18500t化学品船，钢板消耗量约1200t，己出口比利时。实现了我国用双相不锈钢建造化学品船零的突破，该厂已形成规模生产能力。2.5 造纸和制盐轻工业

23、 由于双相不锈钢在中性氯化物溶液中有较好的耐孔蚀和缝隙腐蚀的能力，利用这一特点，国内开发了该钢在真空制盐和盐硝联产装置上的应用，20万-30万t制盐厂的大型盐水和芒硝蒸发罐采用了双相不锈钢的衬里和复合板，解决了设备结盐垢和腐蚀问题，最长的已有10年的使用历史。双相不锈钢用于大型真空制盐装置，国内已有成熟的经验。在制纸浆和造纸业领域，国内几乎是空白，硫酸盐蒸煮法仍多采用低碳钢制造的蒸煮锅，而国外早已普及使用双相不锈钢的蒸煮、漂白等设备，目前国内也有引进，但数量极少。综上所述，可以看出国内双相不锈钢的使用是有一定局限性的，像国外大量使用双相不锈钢的诸如纸浆和造纸工业、油气工业、运输业、甚至建筑业几

24、个大的领域我们涉及得不多，有的还只是刚刚开始。根据国情，利用双相不锈钢的性能优势，今后除继续扩大在化工和石化等领域的应用外，结合纸浆和造纸工业的技术改造需要开发在这一领域中的应用，至于油气管线目前很难推广，双相不锈钢的价格是太高了但是制造有关油气田需要的耐氯离子和硫化氢的装置像集气管线和换热设备等还是可以采用双相不锈钢，甚至超级双相不锈钢的。海上运输业的发展，化学品船制造业方兴未艾，需要大量大张的钢板，这一缺口有待填平补齐。至于在建筑业方面的应用，至今还完全未涉及，其实滨海的城市雕塑景观和开发2304钢用于民用热水器方面完全可代替304和316奥氏体不锈钢。1. 中国双相不锈钢的发展前景与建议

25、近十几年来，尤其是欧洲的双相不锈钢研究与开发工作开展得非常活跃，无论从生产，加工制造，还是应用，技术上已然比较成熟。双相不锈钢作为一种性能优良的，又有成本效益的工程材料已广泛使用。为了尽早扭转我国双相不锈钢科研、生产，甚至制造所处的较为落后的局面，为了使这类具有高强度、优良的耐蚀工程材料在国内尽快地扩大椎广应用于国民经济和国防工业的有关领域，也为了更好地迎接加入WTO后的挑战，根据双相不锈钢的发展现状，当前应采取的措施是：（1）通过多种宣传手段广为介绍宣传，组织技术资料编写和出版，适时举办各种研讨会、讲座、培训班，特别是应用领域有关示范工程的经验介绍，以及像今天这样的国际会议等进行大力宣传双相

26、不锈钢的特性和优势、最新的技术与科研成果、制造窍门、使用范围等，以此来提高不锈钢专家、制造商、设计师、工程师、消费者对双相不锈钢的认识和理解，促成一个知道、熟悉并乐于使用双相不锈钢的局面。（2）加速超级双相不锈钢的科研和生产试制工作。借鉴国外的经验，国内生产双相不锈钢的钢种应着力发展潜在需要量大、使用面广、工艺上又比较容易掌握的2205和2304牌号。（3）促进发展双相不锈钢的生产与制造业，扩大双相不锈钢钢板尤其是热轧钢板的生产，目前的板宽和极长还满足不了要求，表面质量也有待改进。对小规格双相不锈钢无缝管的生产，国内已比较成熟，当前急需解决的是较大规格的无缝管和焊管的生产，生产工艺有待开发。此

27、外，如何将双相不锈钢产品的价格降下来，也事关国内双相不锈钢的发展。固然扩大产量，生产对路适销产品很重要，不容忽视的是要采用新技术新工艺，采用氧化铝球代替金属铝，氧化镍代替金属镍，降低冶炼成本，推广采用双相不锈钢连铸技术，提高成材率等。（4）为适应双相不锈钢日渐广泛的推广应用，国内应加强对双相不锈钢焊接技术的普及和配套焊接材料的研制。 （5）不锈钢的国家标准已有十多年没有修订，在修订国标时必须考虑双相不锈钢的纳标和修订。国外对于占产量80的2205牌号专门制订了产品出厂检验的用户验收标准，我们也应考虑引进和吸收，充实现有的检验方法和标准，以促进双相不锈钢的生产和定货。（6）大力开拓双相不锈钢的工

28、业用与民用的潜在市场（如建筑业结构、桥梁、混凝土用钢筋；如制造业容器、储罐、化学品运输船、快艇、槽车；又如家用设施高位水箱、电热水器、住房水汽配管等），并研制、试用、推广国外开发的又适合我国国情（缺镍少铬）的一些新品种（如低镍节约型双相不锈钢），相信中国推广双相不锈钢有着非常广阔的应用前景。2. 炼油工业这是双相不锈钢使用较多的领域之一，主要用在常减压蒸馏，催化裂化和加氢脱硫等装置。国内外都有成功的使用经验，也存在失效的事例。常减压装置在塔顶的低温轻油部位及冷凝冷却系统处于温度120的 HCl-H2S-H2O腐蚀环境，尤其在炼制含盐、含硫高的原油时，Cl含量最高可达2000-4000 mg/L

29、，一般为100 mg/L左右，H2S一般为32-65 mg/L，在此环境中碳钢会产生严重的均匀腐蚀，0Cr13表现为点蚀，奥氏体不锈钢则为应力腐蚀破裂。当采用原油深度脱盐及综合工艺防腐后，Cl可控制在20-30mg/L ，H2S32mg/L，如果油品较杂，破乳剂不能很好适应时，脱盐达不到控制的Cl含量，仍会带来设备的腐蚀问题。早在70年代采用鲁宁输油管线油的南京炼油厂和济南炼油厂在这一系统中即采用了00Cr18Ni5Mo3Si2双相不锈钢，主要集中用于常减压塔顶衬里（或复合板），塔内构件，常顶空冷器，减顶增湿空冷器，减顶后冷水冷器管芯，油水分离器衬里等，取得良好的使用使用效果，最长的已使用20

30、年。典型介质条件（以减顶冷凝水为例）： pH:7-8.3，Cl:16.51-499mg/L，一般150mg/L，H2S: 52.7-175.93mg/L（最高1055 mg/L）80年代以后，在沿海的天津炼油厂先后使用了4台00Cr18Ni5Mo3Si2双相不锈钢的减顶后冷水冷器管芯，现在仍在服役。使用最多的当属现在的镇海炼化公司,该公司是我国最大的炼油基地,加工能力为1600万吨,进入世界百强.该公司早在80年代就使用了4台00Cr18Ni5Mo3Si2双相不锈钢的减压塔一,二级抽空冷却器管束的换热管.1998年在800万吨/年常压塔塔顶部位全部换用了2205+20R复合板, 8台减压塔顶冷

31、凝冷却器的管芯全部使用了国产2205焊管和2205+16MnR复合板管板,已连续运行5年.催化裂化装置原油中除盐、硫等杂质外，在二次加工原料油中还含有0.5%以上的氮化合物，经催化剂作用热解后，在催化裂化的分馏和吸收稳定部位出现HCN-H2S-H2O的腐蚀环境。国内南京、济南等炼油厂先后用00Cr18Ni5Mo3Si2钢制作了催化吸收解吸塔的衬里，塔盘板和浮伐等，取得了良好的使用效果。国外在催化裂化装置的汽油再热器使用3RE60（与国产00Cr18Ni5Mo3Si2钢相当）钢。加氢裂化，加氢处理装置 80年代以来国外采用3RE60和SAF 2205（与国产的00Cr22Ni5Mo3N钢相当）钢

32、用作加氢裂化，加氢脱硫等二次加工装置中的空冷器，热交换器等的管束、管板和封头的较多，这方面既有不少成功的经验，也有失败的事例，国内采用的不多。这些设备处于H2S-H2-NH3-H20并含有Cl的环境，也是湿H2S的系统。在加氢裂化装置中空冷器的腐蚀是比较严重的， 瑞典自1983年开始有10台空冷器使用的是SAF 2205钢，流出物的KP值（流出物的腐蚀系数KP=mol%NH3mol%H2S）范围为0.1-1，Cl20ppm ，压力12MPa，入口流速6 m/s，入口温度130，设备经数年的运行，没有发生腐蚀或磨损腐蚀。 美国在California一个炼油厂的三台热交换器管芯陆续都使用了3RE6

33、0钢，1992年检查时，情况良好。另一家US石油公司的几台空冷器（工艺物流中含65-85%H2，炭氢化合物，H2S，5-8MPa，110-205 ）已使用了8-11年，其上游和下游的几台热交换器也同样未发生问题。但是也有失败的事例，美国另一炼油厂的3RE60钢热交换器，管程入口温度285，维持210，从低压分离器来的液体组分进入壳程的温度88，维持220，管程压力11.5MPa，壳程压力0.6MPa。该设备于1994年使用3年后泄漏，裂纹出现在近管板处的管子内外壁上。经分析管外壁为FeS腐蚀产物所覆盖，Cl高达1%，管内壁较干净，只有少数点坑。外壁裂纹较少，属氯化物应力腐蚀破裂，内壁裂纹多，属

34、硫化物应力腐蚀破裂(SSCC)。其他在中东，东欧个别炼油厂的3RE60空冷器运转几年后，于1992年也出现了类似问题，裂纹均发生在管与管板焊接处的热影响区，该处的铁素体量分别高达100%和75%，这样的组织必然对氢致开裂(HIC)敏感。通观这几个失效事例，多数都是与设备制造技术有关，但是看来双相不锈钢尽管有多年的使用经验，在加氢系统中尚未建立起安全可靠的使用介质的上限条件也是一个原因。3.石油化学和化学工业石油化学和化学工业腐蚀环境的特征是反应温度较高，介质中常含有高浓度或中等浓度的氯化物，容易诱发不锈钢的应力腐蚀破裂。在这一领域中不仅使用双相不锈钢，更多的还要使用超级双相不锈钢。氯乙烯生产装

35、置氧氯化法生产氯乙烯的腐蚀环境是相当苛刻的，各种级别的双相不锈钢用于制造该装置中的容器，热交换器和管道系统，最苛刻的腐蚀条件是接触盐酸，超级双相不锈钢多用制关键设备如氧氯化反应器，HCl冷却器和氯乙烯塔等。国内齐鲁石化公司的氧氯化反应器中冷却盘管采用的是进口的SAF 2205钢管,在本网站已有该公司的详细介绍文章,我国没有使用超级双相不锈钢,使用结果如何,有待进一步观察.氧氯化反应器为盘管式，二氯乙烷与HCl在催化剂作用下反应生成氯乙烯，介质条件： 管程：水 壳程：HCl，水蒸汽，二氯乙烷，230，0.2MPa从氧氯化反应器出来的气体经急冷和洗涤后，进入预冷凝器（空冷器），带有铝制翅片的管束国

36、外多由3RE60钢或2205钢制造。氯乙烯再沸器也如此，管内走EDC，含微量盐酸，100，1.2MPa；壳程通蒸汽200-230，1.3MPa。3RE60钢5年无损坏。甲醇合成反应器甲醇是重要的基本有机化工原料，是一炭化学的重要产品，也是合成气化学加工的起点还可作溶剂，车用燃料等。80年代初期国内国内已建低压合成甲醇试验装置，至今以煤为原料的20万吨大型合成甲醇装置早已投产运行数年，其他几十套中小型的装置都在生产。甲醇合成反应器是国内使用双相不锈钢管最多的设备,小型反应器的触媒管多由00Cr18Ni5Mo3Si2 钢制造，大中型的则使用00Cr22Ni5Mo3N钢。使用条件：管程：CO，H2，

37、CH3OH合成气，265，5.2MPa壳程：蒸汽，脱盐水，250-265，3.9-5.1MPa双相不锈钢的高压设备使用10年无腐蚀.国外除反应器外，其他如物料/流出物热交换器，管路系统等也都使用双相不锈钢。醋酸等有机酸的生产装置双相不锈钢在有机酸中有较好的耐腐蚀性，在醋酸生产中往往加入各种盐类的触媒，即使是超级双相不锈钢也不耐含Fe3+，Cu2+氧化性离子的氯化物触媒的腐蚀，但在用还原性触媒如MnCl2，MnAC（醋酸锰）的醋酸中，SAF2507却有好的耐腐蚀性。在生产对苯二甲酸二甲脂时，采用NaBr和MnAC的触媒，工艺中醋酸也是双产品，它回收后的浓度可达90%，125，使用904L和825

38、合金都不是很理想，超级双相不锈钢Zeron100和SAF 2507可用作第一冷却器和触媒再生设备。在甲醛生产介质中SAF 2507钢有很好的耐腐蚀性，优于904L和含6%Mo的高合金奥氏体不锈钢，可用作塔器和蒸发器，使用条件：管程：甲醛，微量甲酸，200，0.8MPa壳程：蒸汽，230，1.7MPa德士古水煤浆加压气化装置德士古气化装置的后续设备其中有生产甲醇的装置,已如前述.气化装置中的中压闪蒸罐顶冷凝器也是使用双相不锈钢管多的设备.目前上海三联供工程在该两台设备上使用的都是进口的SAF 2205钢管,在天津天辰化工设计院选用该钢时,它的使用条件已近2205钢的使用临界条件(参见讲座(4),

39、但是在保证母材和焊后热影响区合适相比例时,经过近8年的使用,多次检查,没有发现问题.同样,在河南煤化工厂的粉煤气化装置的几台后续冷却器也都是在90年代上的使用双相不锈钢进口管的设备,目前使用正常.4 石油和天然气工业这是国外应用双相不锈钢的主要领域之一,目前铺设的油气输送管线已有1000km. 双相不锈钢多用作陆上和海上输送油,气的集气管,输送管线以及热交换器等，尤其在天然气的生产中，双相不锈钢多数面临的是含有大量H2S, Cl的酸性环境,也有的是含CO2 和Cl的环境,甚至是只含高Cl的环境. 在酸性环境中影响双相不锈钢对硫化氢应力腐蚀敏感性的主要因素有温度、H2S浓度、pH值和Cl含量,C

40、O2通常起的是缓蚀作用.双相不锈钢在酸性环境中的应用主要是要确定他的使用安全界限，Cr18和Cr22型双相不锈钢的应用相对较成熟，NACE MR0175材料技术要求中给出SAF 2205钢在酸性环境中的使用安全界限：使用温度232，H2S分压0.3psi(2.110-3 MPa)，0.2145ksi(1015 MPa)，HRC34美国Shell公司进一步提出SAF 2205钢的使用指导准则，除按MR0175规定外，还补充规定：当温度处于177-232之间，可以将H2S分压提高至0.9psi(6.310-3MPa)（只允许用于生产管的衬里），此外，使用双相不锈钢时，避免用盐酸酸化和应使用脱气的净

41、盐水. 超级双相不锈钢也已在油、气工业中使用，如UR52N+已用在北海油田的油气集合管和输送管线，SAF 2507钢用在阿拉斯加，北海，墨西哥湾等地的油气井生产，海上采油平台设施以及油气输送管线等，多用在没有缓蚀剂的苛刻酸性环境.双相不锈钢在国内很难推广用于油气管线,毕竟它的价格是太高了,但是制造有关油气田需要的耐Cl和H2S的装置,象集气管线和换热设备等还是可以采用的,目前只有南海油田少量使用,全部进口. 有关西部开发重大的西气东输工程项目,西起塔里木盆地的集气管线有可能考虑要用双相不锈钢大口径焊管,国内已有条件生产和制造. 5 纸浆和造纸工业双相不锈钢在国外纸浆和造纸工业中的应用已有30年

42、的历史了，也是使用 双相不锈钢最多的领域之一. 北欧造纸业发达,目前几乎纸浆和造纸的压力容器都是用双相不锈钢制造. 芬兰Pori制造厂就生产了百多个压力容器,最大的蒸煮器容积为400m3. 多数采用2205钢制造,其他如UR47N(00Cr25Ni6.5Mo3N)、UR52N+ (00Cr25Ni6.5Mo3.5CuN)等双相和超级双相不锈钢都已获得了应用.要制造木屑预蒸器、间歇式和连续式纸浆蒸煮器，造纸压力滚筒机和回收设备等，都取得了良好的使用效果.?在连续式硫酸蒸煮装置中木屑预蒸器的Cl高达8000ppm，316L钢只能用1年，UR47N使用4年无腐蚀.连续式蒸煮器的腐蚀情况较间歇式蒸煮器

43、轻，常采用304L或316L复合板，近年因磨损腐蚀，应力腐蚀增加，换用了2205钢，主要用在蒸煮器的下部.在间歇式蒸煮器中蒸煮液介质由含有Na2S、Na2SO4、Na2C03、NaCl和20%NaOH组成，目前世界上有数十台由UR45N(相当2205)和UR47N复合钢板或整板制造的间歇式蒸煮器在使用，寿命在10年以上.二氧化氯漂白液筒的典型的介质条件为pH6-7，70，600ppmCl，300ppmClO3和20-200ppmClO2.在此介质中UR45N(SAF 2205)尽管较316L钢好，但仍有孔蚀，最好是使用超级双相不锈钢UR52N+，SAF 2507等，可以和含6%Mo的奥氏体不锈

44、钢相媲美.国内的应用几乎是空白,近年个别有从国外引进的造纸装置. 6 化肥工业随着双相不锈钢的发展在尿素和磷肥工业中的应用逐渐增多，尿素工业中多用变形材，磷肥工业中多用铸件.尿素工业目前生产尿素的CO2气提法和NH3气提法采用的多是高合金奥氏体不锈钢，甚至钛材，国内已开始在大型尿素装置的甲铵泵泵体上采用高铬双相不锈钢以代替316L（尿素级）钢. 80年代以来，日本东洋工程公司开发的ACES法尿素新工艺中气提塔，甲铵冷凝器和高压分解塔三台高压设备都采用了DP-12（含有微量钨和铜的25Cr-7Ni-3Mo-N钢和R-5(00Cr25Ni6.5Mo1.5N)双相不锈钢，前者用制气提管、冷凝管、分解管和输送管道等，后者则用于高压设备的壳体。ACES法的成套装置已出口到西班牙、韩国、印尼等国，中国也引进了年产52万吨尿素的大型装置.从80年代开始，国内就已开始在尿素介质中研究和使用双相不锈钢，首先在栖霞山化肥厂法式装置CO2压缩机三段冷却器上代替304L管束使用了00Cr18Ni5Mo3Si2双相不锈钢，304L钢原用一个月后即出现泄漏，该设备的工艺条件苛刻，管程湿CO2的进口温度为180，出口温度为45-50，压力8-9MPa，壳程冷却水含Cl量为80-100ppm，含O2量为6-10ppm，进口温度为32