一文读懂高耐腐蚀UREA级25-22-2和18-14-3尿素不锈钢

  众所周知,尿素可作化肥使用,但你知道吗?尿素也是重要的化工原料,以及医药药剂原材料。但是,尿素设备厂家制造尿素生产设备所用的材料,尤其是尿素级超低碳奥氏体不锈钢(简称尿素级不锈钢),则长期依赖进口。国内外一般大量采用二氧化碳汽提工艺来生产尿素,在14~25MPa高压和180~210℃温度条件下,由二氧化碳和氨合成。在高温高压条件下,尿素生产过程中的中间反应物——氨基甲酸铵(尿素甲铵液)等。

  一文读懂高耐腐蚀UREA级25-22-2和18-14-3尿素不锈钢

  由于尿素级不锈钢在尿素生产设备中高温、高压下的甲铵液强烈腐蚀介质中服役,因此要求十分苛刻。良好的抗腐蚀性能要求低碳、低硫、低磷。普通的奥氏体不锈钢在尿素介质中的耐腐蚀性能并不理想,随着国内特殊钢冶炼新技术的进步,采用“炉外精炼+电渣重熔”工艺冶炼超低碳不锈钢,可提高钢的纯净度,使尿素级不锈钢的国产化成为可能。延长AOD熔化时间可以降低碳、硫的含量,但是不会降低磷的含量。制造商只能选用低磷原材料。这些要求造成尿素级不锈钢价格相当高。

  最主要的尿素级不锈钢牌号是尿素级25.22.2(中国标准牌号00Cr25Ni22Mo2,欧洲EN标准牌号X2CrNiMoN25-22-2,商业牌号310MoLN,)美国材料与试验协会牌号UNS S31050,美国机械工程师协会牌号ASME CODE CASE 2038)和尿素级316L Mod(中国标准牌号022Cr17Ni14Mo2,欧洲EN标准牌号X2CrNiMoN18-14-3,美国材料与试验协会牌号UNS S31603,3R60 U.G.)。

  尿素级25.22.2不锈钢的主要特点是低硅、高氮,并具有稳定的奥氏体组织及高抗腐蚀性;尿素级316L Mod不锈钢的主要特点是低硅、高钼,具有稳定的奥氏体组织。

  “特钢100秒”汇总尿素级不锈钢材料国外生产厂家如下——板材:瑞典Outokumpu;钢管:瑞典Sandvik、德国SMST、日本住友金属(已被合并至日本新日铁住金)等;圆棒和管坯:瑞典Outokumpu、瑞典Sandvik和德国SMST;配套焊接材料:瑞典Sandvik和Avesta(已被并入奥钢联伯乐焊接集团)。

  一文读懂高耐腐蚀UREA级25-22-2和18-14-3尿素不锈钢

  目前,国内外对尿素级不锈钢尚未形成国家级或协会级标准,只有一些尿素工程公司制定的企业级标准规范,如中国五环工程有限公司的14-A32S-95《尿素厂X2CrNiMo25-22-2不锈钢的材料要求》、30-A10S-95《尿素厂316L Mod不锈钢的材料要求》,以及意大利Snamprogetti公司的《SPC.CR.UR.510 Rev.03一般规范尿素装置用奥氏体不锈钢高压部分》等。上述规范对尿素级不锈钢的化学成分、金相组织、耐腐蚀性能提出了特殊要求,但其本身不是一个独立的材料标准,应与各国的不锈钢标准配合使用。

  尿素钢的关键点,“特钢100秒”摘录如下:

  (1)成品钢管的组织为奥氏体,铁素体含量严格控制在≤0.6%,并且没有其他相析出。

  (2)固溶处理状态下,按照ASTM A-262中进行HUEY休氏试验(65%沸腾硝酸失重检验)。

  尿素级25.22.2不锈钢:48h、10个沸腾周期的平均总腐蚀率不超过1μm;第9、10周期的腐蚀率不得超过第8、9周期值中最低值的50%;休氏试验后,通过显微镜检测测定的选择性腐蚀的浸蚀在任何地方不超过70μm。

  尿素级316L Mod不锈钢:48h、5个沸腾周期的平均总腐蚀率不超过3.3μm;第4、5周期的腐蚀率不得超过第3、4周期值中最低值的50%;休氏试验后,通过显微镜检测测定的选择性腐蚀的浸蚀在垂直于轧制方向不超过70μm,在平行于轧制方向不超过200μm。

  尿素级不锈钢都要求通过晶间腐蚀检验。晶间腐蚀评定的目的是为了检验钢种的化学成分和钢材在生产过程中工艺控制的好坏。休氏试验是一种检测晶间腐蚀倾向的方法,在某种程度上可反映出选择性腐蚀和C、Si、P等有害元素对晶间腐蚀的影响,用于评定尿素介质中使用的Cr-Ni-Mo奥氏体不锈钢的晶间腐蚀敏感性,现是国际公认的通用方法。

  一文读懂高耐腐蚀UREA级25-22-2和18-14-3尿素不锈钢

  影响尿素级不锈钢休氏试验腐蚀倾向的因素有很多,可以概括为:钢的内在品质和表面质量要受钢的冶炼、加工等过程各方面的影响。大量的研究和试验表明:对于尿素级不锈钢,除化学成分、组织、性能外,钢的纯净度和表面质量对尿素级不锈钢的成功研发有极其重要的影响。

  在3R60 U.G.尿素钢中经常发现选择性腐蚀,类似的情况在Huey检测中也会被看到。当更换设备或是进行焊接修理时,对腐蚀较严重的地方用2RE69来抗腐蚀。

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