?尿素生產(chǎn)過(guò)程的發(fā)展對(duì)構(gòu)造材料及其制造提出了更高的要求，以適應(yīng)更為苛刻的使用條件。為了防止在使用中所遇到的強(qiáng)烈腐蝕問(wèn)題，必須使用具有高標(biāo)準(zhǔn)的，不含非金屬雜質(zhì)，成分均勻，可焊性好的特種不銹鋼。
??? 幾十年來(lái)，Sandvik Material Technology完成了生產(chǎn)過(guò)程的多項(xiàng)重大改進(jìn)，從而進(jìn)一步提高了供尿素工業(yè)使用的不銹鋼產(chǎn)品質(zhì)量，如Sandvik 2RE69等等。而近些年研制開發(fā)出的新品種SafurexR雙向不銹鋼材，可以應(yīng)用于傳統(tǒng)尿素鋼所不能使用的地方。
1?? 高級(jí)不銹鋼生產(chǎn)中冶金技術(shù)的發(fā)展
1.1? 管材制造
??? 方坯經(jīng)過(guò)高溫處理并熱加工成為鋼棒以后，再通過(guò)熱擠壓制造成母管。此后再進(jìn)行皮爾格式冷軋、脫脂、退火和整修。精度要求很高以獲得完美的內(nèi)外表面。
??? 如果制造很長(zhǎng)的管材，則需要一個(gè)特殊的生產(chǎn)裝置，這個(gè)生產(chǎn)裝置原先是為制造核電工業(yè)用蒸汽發(fā)生器管而建造的。在這里可以用2RE69鋼材生產(chǎn)甲銨冷凝器用的U形彎管，其長(zhǎng)度可達(dá)28 m。常規(guī)生產(chǎn)程序如下：第一步操作是冷加工，本處則為皮爾格式冷軋，用的是由Sandvik設(shè)計(jì)的兩臺(tái)雙機(jī)。皮爾格式冷軋以后，便進(jìn)行內(nèi)外除油，然后是目測(cè)檢查并在光亮退火爐中進(jìn)行熱處理，其中用氫作為保護(hù)氣體進(jìn)行操作。最后，將管子矯直。
??? 上述工序完成之后就進(jìn)行無(wú)損測(cè)試、修整，以及取樣作破壞性試驗(yàn)。如果要交付U形管，那么按直管進(jìn)行檢驗(yàn)和試驗(yàn)后，按長(zhǎng)度分類。接著進(jìn)行彎曲、渦流檢驗(yàn)，將兩根管柱切成規(guī)定的長(zhǎng)度、內(nèi)部清洗、用塑料塞子封住管的兩端，以及按彎曲半徑分類。再進(jìn)一步檢查表面、用合適的箱盒包裝和交貨。
1.2? 尿素鋼在性能方面的優(yōu)勢(shì)
??? 供尿素工業(yè)用的高級(jí)不銹鋼是按照許可證發(fā)出者（在歐洲主要是由Stamicarbon和Snamprogetti等）所制訂的各種規(guī)范交貨的，而Huey試驗(yàn)中的一般性以及選擇性腐蝕的極限值用來(lái)研究不同冶金因素的影響是很有效的。表1為24爐2RE69（經(jīng)AOD）的熔煉分析。
??? 表1說(shuō)明2RE69具有極佳的成分均勻性，該表表明1981～1985年采用連續(xù)鑄造和非連續(xù)鑄造工藝，用AOD方法熔化的2RE69熔煉分析中的元素分布情況。主要合金元素和碳、硫、磷等雜質(zhì)都在表中列出。
??? 除了鋼的均質(zhì)性較好和成分組成偏差較少外，連續(xù)鑄造還大大減少了鋼中的非金屬雜質(zhì)。氧化物及硫的含量均有降低。不管這些雜質(zhì)大小如何，但其數(shù)量均降至原先標(biāo)準(zhǔn)水平的1/3和1/5。眾所周知，不含非金屬雜質(zhì)對(duì)于降低尿素鋼中選擇性腐蝕是非常重要的。
??? 2RE69對(duì)于冶金方法的微小變化不如3R60那么敏感，即使如此，我們還是可以看出冶金方法與產(chǎn)品特性之間的關(guān)系。利用現(xiàn)有的技術(shù)，Sandvik Material Technology 獲得了非常均勻的質(zhì)量，從而保證Huey試驗(yàn)數(shù)字可以保持在一個(gè)恒定的低水平。
圖1? 2RE69 Huey實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)
??? 圖1說(shuō)明連續(xù)鑄造對(duì)于2RE69進(jìn)行Huey試驗(yàn)數(shù)字的有益影響。對(duì)于1981～1982年間制造的一系列爐鋼進(jìn)行了腐蝕速率的測(cè)定，共有283個(gè)值。這個(gè)數(shù)字包括連續(xù)鑄造的AOD爐鋼的數(shù)字。腐蝕數(shù)值總是很低，在連續(xù)鑄造的爐鋼中沒有發(fā)現(xiàn)選擇腐蝕。
1.3? 用于氨汽提塔的雙金屬管
??? 汽提塔采用雙金屬管的新設(shè)計(jì)由Snamprogetti公司推出，并應(yīng)用于其尿素生產(chǎn)工藝。它的外層材質(zhì)為2RE69，內(nèi)層為鋯合金702。這種雙金屬管將兩個(gè)部分通過(guò)機(jī)械作用復(fù)合而成，能確保內(nèi)層的牢固定位和管壁的良好導(dǎo)熱性能。
??? 過(guò)去采用的鈦合金管在非常惡劣的工作環(huán)境中一般表現(xiàn)較好。然而，其內(nèi)管壁可能出現(xiàn)的局部侵蝕會(huì)導(dǎo)致汽提塔的提前報(bào)廢。在此類工作環(huán)境中鋯合金的抗腐蝕和沖刷腐蝕性能均優(yōu)于鈦合金。因此，抗蝕內(nèi)管只需較薄的一層即可，因?yàn)?2RE69的外管能提供足夠的強(qiáng)度。由于管板堆焊時(shí)采用2RE69型焊材（B25.22.2.LMn），管對(duì)管板的焊接也可選用2RE69型焊材（W25.22.2.LMn或E25.22.2.LMn）。
??? 以上設(shè)計(jì)能夠節(jié)約資金，因?yàn)榕c2RE69相比，鈦合金的加工復(fù)雜且成本很高。新設(shè)計(jì)既可提高抗腐蝕／侵蝕性能，又能節(jié)省制造費(fèi)用。另外雙金屬管較鈦合金管壁薄，外徑減小，新型汽提塔結(jié)構(gòu)因而更為緊湊。
1.4? Sandvik Safurex
??? 山特維克與Stamicarbon合作開發(fā)了新合金材料Safurex，用于Stamicarbon的尿素設(shè)備。與2RE69相比，其主要優(yōu)勢(shì)是在較低含氧條件下也可鈍化。減少含氧量有很多好處，如在低氧條件下，可省去高壓洗滌器,這將會(huì)減少總體成本。注入氧氣量減少,系統(tǒng)中所含惰性氣體較少，這有助于改善生產(chǎn)能力。原則上,減少氧含量,則與甲銨接觸的所有材料都需要是Safurex材質(zhì)。到目前為止,在所有高壓設(shè)備中已有全部用Safurex材質(zhì)的。許多工廠用Safurex制成的設(shè)備已運(yùn)轉(zhuǎn)若干年，運(yùn)行結(jié)果良好，且確認(rèn)Safurex不同形式的產(chǎn)品其抗腐蝕能力均為優(yōu)良，包括焊接區(qū)和熱影響區(qū)。
??? 如果汽鍋中的水不小心被氯污染，Stamicarbon舊式的用垂直管制成的高壓甲銨冷凝器將產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。316L尿素級(jí)和2RE69都可抵御該腐蝕。新的Safurex抵御該腐蝕的性能更優(yōu)，并且在常規(guī)服役條件下，SCC被消除。Safurex完全替代316L尿素級(jí)的第一臺(tái)高壓甲銨冷凝器自1999年8月，在波蘭的Zaklady Chemiczne“Police”Sa投用，一直運(yùn)轉(zhuǎn)至今。運(yùn)行一年后，對(duì)冷凝器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其性能優(yōu)越。此后，另外又有四臺(tái)冷凝器已被安裝或正在制造。冷凝器、汽提塔、洗塵器、管道和合成器盤等主要設(shè)備均已用Safurex生產(chǎn)。所有這些都說(shuō)明使用Safurex已生產(chǎn)了大量設(shè)備，并且基于各種設(shè)備的制造積累了豐富的服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。
2?? 尿素裝置中的焊接
2.1? 堆焊
??? 在汽提塔或尿素設(shè)備的冷凝器中，管板防腐蝕性能良好也是必要的。出于對(duì)強(qiáng)度和費(fèi)用的考慮，常常用碳鋼管板進(jìn)行堆焊來(lái)獲得上述效果。端面也同樣需要堆焊或用適當(dāng)?shù)牟讳P鋼材料來(lái)襯里。
??? 最常見的堆焊方式有用焊帶進(jìn)行電渣堆焊（ESW）或埋弧堆焊（SAW）。獲得國(guó)際認(rèn)可的2RE69類型的熔敷層。無(wú)論是電渣焊還是埋弧焊均可使用山特維克B25.22.2.LMn牌號(hào)的焊帶，規(guī)格60×0.50mm，一般要焊2～3層。這兩種焊接方法的焊劑都是基本型的，以使熔敷層的抗腐蝕性能達(dá)到最佳。反應(yīng)器的殼層可用改良型316L板做內(nèi)襯，但其抗腐蝕性能要好，才能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。如果工作環(huán)境隨著溫度和壓力的上升對(duì)材料要求更高時(shí)，采用2RE69板材做襯里或用山特維克B25.22.2.LMn焊材堆焊會(huì)更有利。
2.2? 管對(duì)管板焊接
??? 管對(duì)管板焊接的最常見方法有手工或機(jī)械TIG焊（鎢極惰性氣體保護(hù)焊）和手工金屬弧焊。2RE69管材必須與用25Cr/22Ni/2MoN堆焊的管板進(jìn)行焊接，焊材應(yīng)使用山特維克W25.22.2.LMn的TIG焊法或山特維克藥皮焊條，牌號(hào)E25.22.2.LMnB。
2.3? 焊縫修復(fù)
??? 許多舊式容器都曾用316L尿素級(jí)材料做內(nèi)襯，投入使用多年后必須對(duì)其進(jìn)行焊縫修復(fù)或替換部分襯里。焊接多在原處操作，所以最廣泛使用的焊法是手工焊。針對(duì)316L尿素級(jí)或2RE69型材料的內(nèi)襯，我們推薦山特維克E25.22.2.LMnB牌號(hào)的藥皮焊條。這種基本型焊條適用于各種位置的焊接。由于合金含量較高，它還適合用來(lái)焊接母材和其內(nèi)襯。
3?? 優(yōu)質(zhì)不銹鋼應(yīng)用于尿素工業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)
??? 自1972年起，山特維克鋼材公司向世界各地為數(shù)甚巨的汽提塔、分解器和冷凝器的制造提供了2RE69的管材。Stamicarbon和Snamprogetti 公司都指定將用它制造冷凝器。
??? 眾所周知，尿素設(shè)備的工作條件是相當(dāng)惡劣的。只有正確地選擇材料并恰當(dāng)?shù)乜刂乒に嚥拍軌蛉〉幂^長(zhǎng)的工作壽命。70年代早期，首次完整的設(shè)備安裝就是采用了2RE69。約二十年后的今天，2RE69在休伊試驗(yàn)中的低腐蝕速率與實(shí)際工作壽命都是首屈一指的。有些設(shè)備甚至令人不可思議地運(yùn)行了二十多年。2RE69從熔煉到出成品管的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都在嚴(yán)密控制之下，這已被證明是其優(yōu)良品質(zhì)和長(zhǎng)久工作壽命的根本原因。
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