專利名稱：：抗硫化氫、氯離子腐蝕的鋼材及其專用設(shè)備和配件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種抗硫化氫及氯離子腐蝕的材料和設(shè)備領(lǐng)域。我國在抗硫化氫及氯離子腐蝕的低合金鋼種方面曾有過一些積極的探索和研究，本人也曾于98年9月29日申報(bào)了“二種抗硫腐蝕的特殊鋼種”(申請?zhí)?8121615．3)、99年5月24日申報(bào)了“抗?jié)窳蚧瘹涓g的鋼管及其石化設(shè)備制品”(申請?zhí)?9116484．9)，主要鋼號為12Cr2AlMoV及改進(jìn)型09Cr2AlMo，由于12Cr2AlMoV在鋼中存在焊接性能不好的釩(V)，后將釩去掉后改鋼號為09Cr2AlMo。簡單的去掉釩明顯存在一些不合理性，釩的存在雖然在焊接部位易產(chǎn)生脆性，但在鋼材中卻具有細(xì)化晶粒，增加鋼材的塑性和韌性。本發(fā)明的目的在于提供一種焊接性能優(yōu)良、塑性好、易加工且抗硫化氫及氯離子(Cl-)腐蝕的新鋼種及其專用設(shè)備和配件。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，現(xiàn)就本技術(shù)方案作進(jìn)一步概述本發(fā)明抗硫化氫及氯離子腐蝕的新鋼種及其專用設(shè)備和配件的基礎(chǔ)技術(shù)來源于抗硫化氫性能優(yōu)良，且冶煉及使用均較為成熟的12Cr2AlMoV鋼種，由于12Cr2AlMoV利用鉻(Cr)、鋁(Al)、鉬(Mo)的綜合抗腐蝕性能，使其具有優(yōu)良的抗硫化氫(H2S)腐蝕能力，(原專利申請文件已闡述)，98年經(jīng)鹽酸(HCl)腐蝕試驗(yàn)對比(見表1)表1在鹽酸(HCl)中的腐蝕試驗(yàn)對比<tablesid="table1"num="001"><table>鋼號100℃、36％HCl腐蝕率(mg／cm2．h)80℃、5％HCl腐蝕率(mg／cm2．h)10#119．23233．810#滲鋁194．62179．8312Cr2AlMoV9．2320．06</table></tables>注①100℃、36％HCl的試驗(yàn)時(shí)間為熱浸3小時(shí)(h)；②80℃、5％HCl的試驗(yàn)時(shí)間為熱浸16小時(shí)(h)。以及在大連石油七廠的海水冷卻器和呼和浩特?zé)捰蛷S的常壓塔頂(H2S-HCl-H2O)的環(huán)境中使用，其抗海水氯離子及抗鹽酸(HCl)腐蝕方面具有明顯的抗腐蝕能力。呼和浩特?zé)捰蛷S常壓塔頂原使用碳鋼(10#)換熱器管束不到三個(gè)月就必須更換，而使用12Cr2AlMoV近一年后未發(fā)現(xiàn)任何泄漏事故，大連石油七廠及長嶺煉油廠在海水及氯離子(Cl-)腐蝕的環(huán)境中使用12Cr2AlMoV后也效果明顯。盡管如此，12Cr2AlMoV在設(shè)備制造的過程中仍存在一定的不適應(yīng)因素，主要體現(xiàn)在因釩(V)的存在所引起的焊接性能較差。因此后來從去掉釩(V)、降低碳(C)含量方面對該鋼予以改進(jìn)，確定其鋼號為09Cr2AlMo或10Cr2AlMo。但在一個(gè)較為成熟的鋼種12Cr2AlMoV的化學(xué)成份中簡單的去掉釩(V)，雖然可以改善其材料的焊接性能，但卻失去了材料中因釩(V)的存在而細(xì)化晶粒，穩(wěn)定其化學(xué)成份的功效，其材料的抗腐蝕性能會(huì)因此而降低。因此，在力求改善12Cr2AlMoV的機(jī)械性能和焊接性能的前提下，去掉釩(V)以后應(yīng)更換為與之具有相應(yīng)功效的化學(xué)元素鈮(Nb)或者稀土(RE)，鈮(Nb)及稀土在鋼鐵冶煉中與釩(V)一樣具有細(xì)化晶粒，提高材料的機(jī)械性能，而冷加工及焊接性能均比釩(V)優(yōu)越得多，含釩(V)的鋼在焊接后易產(chǎn)生一定的脆性，冷彎性能也較差，而含鈮(Nb)或稀土(RE)的合金鋼能改善材料的加工性能和焊接性能，特別是稀土在煉鋼中能起脫氧和脫硫的作用，并能提高鋼的強(qiáng)度、塑性、韌性、耐腐蝕性及抗氧化性，F(xiàn)e-Cr-Al合金中添加稀土能提高鋼的抗氧化率、增加電阻率、耐腐蝕性和高溫強(qiáng)度(見《材料大辭典》P1004頁“稀土金屬”)。為了改善12Cr2AlMoV的焊接性能，同時(shí)又不致因釩(V)的損失而使鋼材的晶粒變大，用稀土代替釩，降低碳含量以后新鋼種的化學(xué)成份如下表2化學(xué)成份(％)<tablesid="table2"num="002"><table>元素符號CMnSiCrAlMoRES、P比例≤0．120．3～1．50．3～0．71．8～2．30．3～0．80．3～0．80．04～0．20≤0．035允許偏差+0．02±0．2±0．1±0．5±0．1±0．1±0．02+0．01</table></tables>根據(jù)表中的化學(xué)成份范圍，在煉制不同品種的材料時(shí)應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整，當(dāng)用該鋼煉制板材和型材時(shí)，需要有較高的機(jī)械性能，則碳(C)含量取上限值(C≤0．12％，允許偏差+0．02％)，錳(Mn)含量應(yīng)偏高(Mn0．8～1．5％，允許偏差土0．1％)，此時(shí)根據(jù)其碳(C)和其它耐蝕元素可以確定其鋼號為10Cr2AlMoRE或12Cr2AlMoRE；當(dāng)用該鋼煉制石化專用換熱器管材或簿板(δ0．2～3．0mm)時(shí)，需要有較低的機(jī)械性能和良好的加工性能，則碳(C)含量適當(dāng)降低(C≤0．09％，允許偏差+0．01％)，錳(Mn)含量亦應(yīng)同時(shí)調(diào)低(Mn0．3～0．7％，允許偏差士0．1，其它元素成份不變，由此可以確定其鋼號名稱為09Cr2AlMoRE或08Cr2AlMoRE。機(jī)械性能分別如下表3機(jī)械性能<tablesid="table3"num="003"><table>鋼號屈服點(diǎn)σsMPa抗拉強(qiáng)度σbMPa硬度HB伸長率δ5%08～09Cr2AlMoRE≥210350～500≤158≥2510～12Cr2AlMoRE≥310≥410≥160≥19</table></tables>新材料可以根據(jù)其用途生產(chǎn)不同規(guī)格及型號的鋼材、型材、管材等鋼鐵產(chǎn)品。為了使新材料為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)，可以用新材料的板材、型材、管材來制造其具有硫化氫(H2S)及氯離子(Cl-)腐蝕環(huán)境的壓力容器、塔器、換熱器、空冷器、管道、塔盤和化工填料等。用新鋼種制造壓力容器等專用設(shè)備和配件時(shí)所用的焊條為“R307稀土(RE)”，即在標(biāo)準(zhǔn)“R307”焊條的化學(xué)成分中添加如鋼材化學(xué)成份中稀土(RE)的含量(0．04～0．2％)。本發(fā)明--抗硫化氫(H2S)及氯離子(Cl-)腐蝕的鋼材及其設(shè)備和配件的優(yōu)點(diǎn)在于1，新材料與12Cr2AlMoV相比，由于用性能優(yōu)越的稀土代替具有焊接缺陷的釩(V)，不僅改善了焊接性能，而且還增加了鋼材的塑性、抗氧化性及耐蝕性。2．由于稀土在煉鋼中起脫氧和脫硫的作用，鋼材中的雜質(zhì)含量便會(huì)大為降低，其鋼材在煉制中硫(S)含量的實(shí)際控制僅在0．005％以下，比GB150-1998《鋼制壓力容器》中要求的硫(S)≤0．035％低得多，具有極好的抗硫化物應(yīng)力腐蝕性能。下面根據(jù)圖示對本發(fā)明作進(jìn)一步概述圖1為容器，用10～12Cr2AlMoRE制作容器的殼體(件1)和插管(件2)；圖2為塔器，用10～12Cr2AlMoRE制作塔器的殼體(件1)和插管(件2)、塔盤(件3)和填料(件4)；圖3為換熱器，用10～12Cr2AlMoRE制作換熱器的殼體(件1)和插管(件2)以及管板(件3)和折流板(件4)，用08～09Cr2AlMoRE的流體管材制作換熱器的換熱管(件5)；圖4為空冷器，用10～12Cr2AlMoRE制作空冷器的管箱(件1)插管(件2)，用08～09Cr2AlMoRE的流體管材及0．2～0．8mm的薄板制造空冷器的翅片管(件3)；圖5為塔盤，用10～12Cr2AlMoRE的板材制作塔器內(nèi)的塔盤；圖6為各種化工填料，用08～09Cr2AlMoRE的薄板制造石化工業(yè)的散堆及規(guī)整填料。圖7為管道，用10～12Cr2AlMoRE的板材卷制后焊接，可以做螺紋管(件1)、直縫管(件2)或拼接焊管(件3)。權(quán)利要求1．一種抗硫化氫、氯離子腐蝕的低合金的鋼材及其石化壓力容器的專用設(shè)備和配件，其特征在于在耐蝕元素鉻(Cr)、鋁(Al)、鉬(Mo)相組合的合金鋼中添加稀土(RE)，化學(xué)成份如下(％)元素符號CMnSlCrAlMoRES、P比例≤0．120．3～1．50．3～0．71．8～2．30．3～0．80．3～0．80．04～0．20≤0．035允許偏差+0．02±0．2±0．1±0．5±0．1±0．1+0．020．012．如權(quán)利要求書1所述的抗腐蝕鋼材，其特征在于所述的在耐蝕合金鋼中添加稀土(RE)的鋼號名稱為10Cr2AlMoRE、12Cr2A1MoRE，品種為板材和型材，以及0．9Cr2AlMoRE、08Cr2AlMoRE，品種為管材和薄板。3．一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的用抗腐蝕鋼材制造抗硫化氫及氯離子腐蝕的專用設(shè)備和配件，其特征在于用如權(quán)利要求書1和2所述的10Cr2AlMoRE或12Cr2AlMoRE的板材制造容器(圖1)和塔器(圖2)的殼體(1)，換熱器(圖3)的殼體(1)、管板(3)和折流板(4)，空冷器(圖4)的管箱(1)以及塔器內(nèi)的塔盤(圖5)和管道(圖7)；用08Cr2AlMoRE或09Cr2AlMoRE的管材和簿板制造換熱器(圖3)的換熱管(5)，空冷器(圖4)的翅片管(3)以及化工填料(圖6)。4．如權(quán)利要求書3所述的抗腐蝕專用設(shè)備和配件，其特征在于所述的用抗腐蝕鋼材制造專用設(shè)備和配件時(shí)所用的焊條為“R307稀土(RE)”專用焊條焊接。全文摘要一種抗硫化氫、氯離子腐蝕的鋼材及其專用設(shè)備和配件,主要在其原抗硫化氫的低合金鋼材12Cr2AlMoV的基礎(chǔ)上,降低碳的含量,用焊接性能極好的稀土元素取代焊接性能較差的釩(V),稀土不僅可以改善并提高鋼材的性能,細(xì)化鋼材的晶粒,同時(shí)可以增加鋼材的抗氧化性和耐蝕性能。新鋼材替代12Cr2AlMoV用其制造石油化工裝置的塔器、容器、換熱器、空冷器、填料、管道等及其它抗硫化氫、耐海水及鹽鹵腐蝕的鋼結(jié)構(gòu)及緊固件等。本發(fā)明抗腐蝕鋼材及專用設(shè)備和配件可廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力及海洋工程等行業(yè)。文檔編號C22C38/22GK1280208SQ99116658公開日2001年1月17日申請日期1999年9月15日優(yōu)先權(quán)日1999年9月15日發(fā)明者束潤濤申請人:束潤濤