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特超级双相不锈钢的应用
双相不锈钢的发展已历经3代:第1代以20世纪60年代中期3RE60钢为代表,该钢有焊接热影响区的问题;第2代为20世纪70年代后,发展的具有超低碳和含氮的特征,代表牌号为2205,点蚀当量指数PRE为32-39;第3代为20世纪80年代后期发展的超低碳、高钼、高氮含量的超级双相不锈钢,代表牌号有2507、32750等,PRE值大于40。
近年来随着人们不断提高的要求及双相不锈钢的发展,强度更高、耐蚀性能更优的新一代双相不锈钢材料——特超级双相不锈钢应运而生,以32707、33207、2707HD为代表。主要应用方面是:
1、海洋/深海环境
海洋/深海环境中,随着钻井深度的增加,有些新项目水深达到2500m、水压达到103MPa时, 以前广泛使用32750作为脐带管用材已不能满足需要。瑞典Sandvik公司开发的3207HD 具有更高的强度和相似的伸长率,并具有很高的疲劳周期寿命,在90℃左右温度工作,脐带管壁厚度可减薄21%,质量减轻22%,使得开发深度超过2500m 的深海油田成为可能。
另外在印度尼西亚海岸的一项应用测试结果显示,32707 材料的使用寿命是32760的2.5倍。该材料可以在Cl-质量分数为15000×10-6、153℃、34MPa的条件下长期的使用。
2、海水淡化/海水热交换器
海水淡化/海水热交换器目前使用的主要是32750,但特超级双相不锈钢性能更加优异。地中海的一家化工厂的海水热交换器,壳程是含有少量氟化物的丁烷,入口温度80℃,出口温度30℃,管程是海水,先前采用不耐氟离子腐蚀的钛管,只能用3个月,该工厂最终选择2707HD制作海水冷却交换器,其性能比2205更为可靠,从2005年底开始使用至今。
3、石油和天然气工业
2003年美国西部一家石油精炼厂由于使用的原油品位低,容易造成氯离子腐蚀,以前通常采用32750,但在苛刻的使用环境下,管材还会发生点蚀甚至是开裂,该厂将其常压蒸馏器的顶泵及循环交换器的换热器管材料完全用32707材料替代后,到目前为止运行得非常好。
欧洲一家精炼厂也有类似的问题,采用先进的32707材料代替碳钢的冷凝器管安装到空气冷凝器最恶劣环境下使用一年后观察,服役良好。
4、其他行业
北美、欧洲和日本等发达国家,超双相不锈钢还成功地在炼油工业、化肥工业、能源与环保工程、轻工和食品工程等领域。如南美一家生产硼酸和硼盐的化工厂,原先使用6Mo超级奥氏体不锈钢,因存在含氯化物较高的高温环境,有腐蚀问题,2005年该厂采用了32707管将其替代,效果非常好。
国内目前主流的双相钢,牌号仍为2205类普通双相不锈钢,超级双相不锈钢有少量的生产,对于特超级双相不锈钢则刚刚起步,处于研发阶段。鉴于特超级双相不锈钢的卓越性能及广泛用途,所以应加快推动其开发进程。