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技 术 综 述 不锈钢在压力容器中的应用及焊接技术(二)李平瑾1,王观东2,胡积胜1,崔 军1(11合肥通用机械研究所,安徽合肥 230031;21巴陵石化有限责任公司环氧树脂厂,湖南岳阳 414014)摘 要:通过对我国20世纪尿素不锈钢的焊接、腐蚀性能的研究及大型尿素设备、双相钢设备和高级不锈钢设备及管道的制造与焊接技术的回顾,介绍不锈钢在一些典型压力容器中的应用并展望其扩大应用的前景。
关键词:尿素级不锈钢;双相不锈钢;高级不锈钢;应用与焊接中图分类号:TG142171;TH49 文献标识码:A 文章编号:1001-4837(2003)08-0026-04Application of Stainless Steels in Pressure V esselsand Its Welding Technique(2)LI Ping-jin1,WANG G uan-dong2,HU Ji-sheng1,CUI Jun1(11Hefei G eneral Machinery Research Institute,Hefei230031,China;21E poxy Resin Factory of Baling Pertochemical C o1,Ltd1,Y ueyang414014,China)Abstract:Through looking back on the welding of stainless steels applied in urea equipment,the research on corrosion resistance,the fabrication and welding technology for urea equipment,duplex stainless steel equip2 ment,high-class stainless steel equipment,and stainless steel pipes last century,this article refered to the applica tion of stainless steel in s ome typical pressure vessels and had a vista of its prospect for extensive appli2 cation1K ey w ords:urea stainless steels;duplex stainless steel;high-class stainless steel;application and welding 212 双相不锈钢设备的制造和焊接技术双相不锈钢焊接时一般不需预热、后热及焊后热处理。
新型尿素用双相不锈钢 DP28W 的性能及应用张凤魁【摘要】介绍新型双相不锈钢DP28W的性能及在尿素厂的试验、使用情况。
%Describe the new duplex stainless steel DP28W performance , also its test and application in urea production .【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】4页(P53-56)【关键词】DP28W;耐腐蚀性能;机械性能;应用【作者】张凤魁【作者单位】兖矿鲁南化肥厂，山东滕州 277527【正文语种】中文【中图分类】TQ441.411 概述尿素生产过程中的工艺介质——尿素－氨基甲酸铵溶液具有极强的腐蚀性，因此尿素用材具有一定的特殊性。
尿素生产工艺的发展也是随着尿素用材的开发同步进行的。
长期以来，对尿素装置耐腐蚀材料的研究开发一直是一个重大的课题。
尿素工艺开发商和专业材料供应商相继配套开发了多种尿素级不锈钢材料，如Stamicarbon公司和Sandcvik公司联合开发了3R60尿素级不锈钢（316Lmod）和2RE69（00Cr25Ni22Mo2N）、双相不锈钢Safurex等。
东洋工程技术公司与住友金属工业公司曾共同开发了DP12，且有20a以上的应用业绩。
为满足尿素装置设备大型化和高可靠性的需求，迫切要求材料能进一步提高耐蚀性和强度，上述两公司共同开发了能取代DP12的高耐蚀双相不锈钢DP28W。
该产品具有卓越的抗尿素－氨基甲酸铵溶液腐蚀的能力，并且可以在氯化物环境中高度抵抗应力腐蚀开裂。
此外，该产品还拥有较高的机械强度，良好的焊接性能，较好的成形性，从而为工厂设计提供了更大的优势，同时也为安全操作带来了更大的保障。
2 适用标准DP28W 对应SEA和ASTM制定的UNS（UNS是“UNIFIED NUMBERING SYSTEM”的缩写，是由美国机动车工程师学会和美国材料与试验协会于1967年共同设计的一种便捷地编号系统，其目的在于代替或至少补充现行各标准的产品牌号系统），材料编号为32906；对应ASMEⅡ标准中 ASME SA240／SA213／SA789／SA790／SA479中S32906牌号。
尿素和不锈钢有什么关系？尿素级不锈钢又是什么？我们都知道不锈钢有很多种，按组织结构可分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢；也可按化学成分分为铬锰镍系不锈钢、铬镍系不锈钢、铬系不锈钢；个别不锈钢有很多种叫法，如含钼不锈钢、低碳不锈钢、非磁性不锈钢等等。
可有一种不锈钢，大家肯定不知道，那就是尿素级不锈钢。
尿素是什么？和不锈钢有什么关系？尿素级不锈钢又是什么呢？中兴溢德小编今天和大家简单讲述下。
尿素有两种释义，一个释义是人和某些动物尿中的主要含氮物质，也是蛋白质的代谢产物；另一个释义是一种重要的含氮化学肥料（本文指定的释义）。
在生产尿素的过程中带有很强的腐蚀性，其中含有甲胺溶液，溶液中含有氨基甲酸铵和氰酸铵，对尿素生产设备（如合成塔衬里、汽提塔和甲铵冷凝器）产生了腐蚀。
不锈钢具有优越的防腐蚀性、良好的抗氧化性、不易生锈，综合性能稳定、使用寿命长等种种优势，又没有二次污染，是属于绿色环保材料。
其中316L不锈钢含钼，可以应用在尿素生产设备上。
但是尿素要在高压(140~250大气压)和温度180~210度条件下，由二氧化碳与氨合成，其中间产物氨基甲酸铵对316L不锈钢有强烈腐蚀性，不能满足其耐腐蚀性，所以开发了如316Lmod不锈钢的尿素级不锈钢。
316Lmod就是modified316L，意思是改良型的316L，专门用于尿素工业，故称尿素级316L。
316mod和316L的区别在于化学成分，调整316Lmod的化学成分为的是抑制钢中铁素体组织，尽可能得到奥氏体组织，提高钢的耐腐蚀性能。
尿素级不锈钢是专门用于尿素生产的奥氏体不锈钢，钢种有316UG和00Cr25Ni22Mo2N （2RE69）。
据中兴溢德小编了解，尿素级不锈钢的金相组织为奥氏体，铁素体含量不大于0.6%，须得经过休氏试验和选择性腐蚀试验，试验条件非常苛刻。
尿素储备及投加装置尿素储备及投加装置是一种用于SCR（选择性催化还原）系统中的重要组件，它可以存储和投加尿素溶液，以帮助减少柴油发动机的氮氧化物排放。
以下是有关尿素储备及投加装置的详细信息：一、尿素储备1. 尿素储备槽尿素储备槽通常由不锈钢制成，其容量根据车辆类型和使用情况而定。
在SCR系统中，车辆上的尿素储备槽通常位于车辆底部或后部，并通过管道连接到发动机区域。
2. 尿素质量传感器为了确保SCR系统正常工作，需要监测尿素质量。
因此，在尿素储备槽内安装了一个称为“尿素质量传感器”的设备。
该传感器可以测量尿素溶液的质量，并将其发送到车辆控制单元（ECU）以进行处理。
3. 尿素泵为了将尿素溶液输送到发动机区域，需要使用一台称为“尿素泵”的设备。
这个泵通常是电动的，并通过管道连接到尿素储备槽。
二、投加装置1. 尿素喷嘴尿素喷嘴是将尿素溶液喷入排气系统的设备。
这些喷嘴通常位于SCR催化器附近，并通过管道连接到尿素泵。
2. 尿素气体加热器在低温环境下，尿素溶液可能会结冰或变得黏稠，从而影响SCR系统的性能。
为了解决这个问题，需要使用一个称为“尿素气体加热器”的设备。
这个设备可以将排气中的热量传递给尿素溶液，并将其加热到适当的温度。
3. SCR催化器SCR催化器是用于转化氮氧化物的设备。
当尿素溶液喷入排气系统时，它会与氮氧化物反应，并在SCR催化剂上生成无害的氮和水蒸汽。
以上就是关于尿素储备及投加装置的详细信息。
通过使用这些组件，SCR系统可以帮助减少柴油发动机的排放，并提高其性能和效率。
尿素设备中的尿素级不锈钢材料目前生产尿素的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,前者用于制造气提管、冷凝管、分解管和输送管道等，后者则用于高压设备的壳体。
通用名 EN 10088-2/EN 10297-2W.Nr ASME SA-240/SA-213/SA-789/SA-790/SA-479UNS GB 4237-2007/ GB13296-2007STAMICARBON工程技术规范Snamprogetti 五环(原化四院)工程技术规范316L UG X2CrNiMo18-14-3(MOD.) 1.4435 316L(MOD.) S31603尿素级022Cr17Ni12Mo2STAC BC.01(spec. 18005)SPC.CR.VR.51030-A10S-9525-22-2 X1CrNiMoN25-22-2X2CrNiMoN25-22-2 1.44661.4465310MoLN(CODE CASE 2038)S31050(00Cr25Ni22Mo2) STAC BC.05 SPC.CR.VR.51014-A32S-95SAFUREX(SAF 2906) N/A S32906（CODE CASE 2295-2）S32906STAC BE.06DP-12(SUS329J4L) S3*******Cr25Ni7Mo3WCuNDP-28W CODE CASE 2496 S32808Ferralium 255 X2CrNiMoCuN25-6-3 1.4507 S3255003Cr25Ni5Mo3Cu2NHVD-1 X5CrNiMoCuN25-8 1.4592SAF 2205 X2CrNiMoN23-5-3 1.4462 S3*******Cr22Ni5Mo3N STAC BE.01NTK R-4(SUS329J1) 1.4460 S329000Cr26Ni5Mo2NTK R-5 25Cr-6Ni-1.6Mo-0.17N S3120000Cr25Ni6Mo2N尿素生产工艺 设备名称 目前使用的尿素级不锈钢 最新进展气提塔/分布器X2CrNiMoN25-22-2 SAFUREX甲铵冷凝器X2CrNiMoN25-22-2/X2CrNiMo18-14-3 (MOD.)SAFUREX高压管线X2CrNiMo18-14-3 (MOD.)/X2CrNiMoN25-22-2 SAFUREXCO2气提法（STAMICARBON）池式反应器/X2CrNiMoN25-22-2 SAFUREX冷凝器 甲铵冷凝器X2CrNiMoN25-22-2 喷嘴 X2CrNiMoN25-22-2 高压管线 X2CrNiMo18-14-3 (MOD.)NH3气提法(Snamprogetti)气提塔 Ti 合金(Ti-3) 双金属管：X2CrNiMoN25-22-2/Zr702气提塔 DP12/DP28W 甲铵冷凝器25Cr-22Ni-2Mo高压分解塔 DP12ACES(东洋)高压泵、阀NTK R-4(SUS329J1)尿素级不锈钢的要求1） 化学成分化学成分（%）材料CSiMnPSNiCr MoNCu PRENCPTX2CrNiMo18-14-3 (MOD.) ≤0.030≤1.00 ≤2.00 ≤0.040≤0.03013.0~15.017.0~18.5 2.20~3.00 0.14~0.22 ≥26<10℃X2CrNiMoN25-22-2 ≤0.020≤0.40≤0.020≤0.01521.0~23.024.5~25.5 1.9~2.3 0.10~0.16 ≥3445℃SAFUREX(SAF 2906) ≤0.030≤0.50 0.80~1.55.8~7.528.0~30.0 1.5~2.6 0.30~0.40 0.8≥4375℃DP-12(SUS329J4L)5.5~7.524.0~26.0 2.5~3.5 0.10~0.30 W：0.10~0.50 DP-28W ≤0.03 ≤0.05 ≤1.10 ≤0.030≤0.0307.0~8.2 27.0~27.9 0.8~1.20.30~0.40 W：2.10~2.50Ferralium 255≤0.04 ≤1.00 ≤1.50 ≤0.040≤0.030 5.5~6.5 24.0~27.0 3.00~3.90 0.15~0.25 ≥40 HVD-1 ≤0.08 8 26 32SAF 2205 ≤0.03≤2.04.5~6.521.0~23.02.5~3.50.08~0.20NTK R-4(SUS329J1)≤0.03 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.040≤0.030 4.00~6.0023.00~26.00 1.00~2.50 ≤0.15NTK R-525Cr-6.5Ni-3Mo-0.2N-Cu-W2）供货状态应为固溶状态；3）应为单相奥氏体组织，不应有连续网状碳化物或σ相，铁素体含量应≤0.5%(磁性法)； 4) 材料供货状态的机械性能要求： 材料抗拉强度T.S.(MPa)屈服强度Y.S.0.2(MPa)延伸率(%)硬度 HBX2CrNiMo18-14-3 (MOD.) ≥485 ≥170 ≥35 X2CrNiMoN25-22-2 ≥580 ≥270 ≥25SAFUREX(SAF 2906) ≥800 ≥650 ≥25 ≤310 DP-12 ≥690 ≥450 ≥25DP-28W ≥800 ≥550 ≥15 Ferralium 255 ≥750 ≥550 ≥15 HVD-1 缺少参考资料SAF 2205 ≥620 ≥450 ≥25 ≤290 NTK R-4(SUS329J1)NTK R-5(SUS329J4L) ≥820 ≥620 ≥25机械性能应符合相应标准的要求。
尿素生产中的腐蚀问题研究摘要：尿素生产中最主要的腐蚀介质是压力与温度较高的尿素甲铵溶液,此外还有液氨、氨水、二氧化碳、尿液、碳铵、水、蒸汽的腐蚀。
本文主要探讨尿素生产中的腐蚀问题及原因分析,并提出尿素生产中腐蚀控制途径。
关键词：尿素腐蚀控制尿素是一种高效氮肥,其含氮量达46%,比硝酸铵高30%,比硫酸铵高120%,比碳酸氢铵高170%,是含氮量最高的氮肥品种。
尿素为中性,不像其他氮肥那样会由酸根引起土壤板结。
它既可作基肥,又可用于根外追肥,很易被植物吸收并促进植物生长[1]。
1、尿素生产中的腐蚀现象由于原料价格低廉,大大降低了尿素生产的成本,为工业化生产提供了有利条件。
在高温高压下氨和二氧化碳合成为甲铵的反应可较完全地进行;而甲铵脱水转化成尿素的这一反应并不能完全进行,其转化率一般为60%-70%左右。
未转化的甲铵必须从已转化的尿素中分离出来加以回收利用。
分离、回收方法很多,世界各国都在不断开发新型的尿素生产工艺,主要目标是提高热效率、降低能耗,涌现出不少技术先进、节能效果良好的新工艺,其在装置和用材方面也有新进展。
在我国,目前绝大部分尿素生产厂采用的是水溶液全循环流程和二氧化碳汽提流程。
水溶液全循环流程是将二氧化碳和氨在尿素合成塔内进行高温高压(压力为19．6MPa,温度为185-190℃;改良C法中的压力为24.5MPa,温度为200-205℃)下的反应[2]。
反应后尿液进入分解塔,将其中未脱水转化的甲铵加热分解成气相氨和二氧化碳与尿液分离后经冷凝并用水吸收,再全部返回合成塔被利用。
二氧化碳汽提流程是将合成塔出来的尿素甲铵液,进A-氧化碳汽提塔,用加氧的二氧化碳通人汽提塔,将塔中汽提塔内壁尿素甲铵液液膜中大量未反应的氨和二氧化碳提取带出进入高压甲铵冷凝器返回合成塔再利用。
而分离后的尿液,经蒸发、分离、干燥、造粒后得到成品尿素。
2、尿素生产系统中的腐蚀特点及原因分析2.1 中间产物尿素甲铵溶液的腐蚀生产尿素的原料二氧化碳和氨以及生产成品尿素的腐蚀性都很弱,而在高温高压(中压)的尿素生产中生成的中间产物尿素甲铵溶液,腐蚀性却很强,在加氧的条件下碳钢和低合金钢仍遭活化腐蚀,在不加氧的情况下不锈钢也不耐蚀。
图6-27尿素合成塔的结构示意图6.3.1结构及技术要求尿素(Urea)的分子式为CO(NH 2)2，分子量为60.06。
尿素为最主要的氮肥。
尿素是一种中性速效肥料，含氮量在46﹪（质量）以上，综合肥效高，易贮藏，运输，正因为尿素作为肥料具有诸多优点，目前全世界尿素产量占氮肥总产量的1/3以上，跃居首位，且具有继续上升的趋势。
尿素在工业上的用途也很广泛，尿素产量10﹪的以上用作工业原料，主要工业用途是作为高聚物合成原料。
尿素合成塔是尿素生产装置中的关键设备之一，它在尿素生产流程中占有重要的地位。
可以说尿素工业的发展与尿素合成塔的设计制造技术的发展是紧密相连的。
由于尿素反应介质的强腐蚀性，虽然1870年就提出了氨基甲酸胺脱水法合成尿素的工艺，但一直到二十世纪五十多年以后才实现工业化。
直到廿十世纪五十年代，荷兰斯太米卡邦研究出在尿素合成反应器中加入氧气的办法，使不锈钢得到连续钝化，才使尿素合成塔内筒采用比较廉价的奥氏体CrNiMo 不锈钢。
目前，尿素合成塔内筒所用的材料越来越多，其中有316L 型不锈钢，铬-钼-氮双相不锈钢等，但目前大量使用的还是以316L 和25-22-2铬镍钼氮型为主的奥氏体不锈钢为主。
一九七五年以后，我国从国外开始引进13套年产48~52万吨的大型尿素生产装置，尿素合成塔的内径为φ2100mm~φ2800mm 不等，从一九八三年开始，我国也开始自行设计和制造大型尿素合成塔，并对原有的中小型尿素合成塔进行改造，目前我国制造的尿素合成塔规格十分繁多，而且操作压力不同工艺也不尽相同，在工作压力上主要有21Mpa 和16Mpa 两种系列，操作温度均小于200℃。
目前，我国生产的尿素合成塔的最大直径已达φ2800mm ，高度36000mm ，容积达200m 3，生产能力达到1740吨/天。
本节简要介绍φ1850mm 尿素合成塔的制造过程。
该设备工作压力15.5Mpa ，设计压力：16.7Mpa ；操作温度188℃，设计温度：210℃，水压试验压力21.71Mpa 。
