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    S31254 钢管的应用.pdf

    • 资源ID:20058       资源大小:144.25KB        全文页数:2页
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    S31254 钢管的应用.pdf

    20 CHE ⅡCAL ENGINEER G DESIGN 31254钢管的应用 刘宇 大连大化工程设计有限公司 大连1 16031 摘要 本文采用31254钢管作为换热管,管板的材质采用22053锻件,管箱内表面采取烘烤酚醛清漆 的措施,有效地防止了管程中含有高浓度C1一、HCO,一的介质对设备的腐蚀。 关键词3 1254钢管22053锻件氯根腐蚀 某公司的母Ⅱ加热器是立式固定管板换热器, 壳体内径为1.6m,换热管长度为6m,换热面积为 277m 。壳程设计压力为0.5MPa,设计温度为 160C;管程设计压力为0.8MPa,设计温度为 60℃。壳程介质为饱和水蒸汽;管程介质为母液Ⅱ 由Na 、NH4、C1一、HCOa-和H0组成,是含 有浓度很高的Cl一、HCOf的强腐蚀性介质。 在搬迁改造工程中,从原厂的碳化塔上,拆 卸下来许多完好无损的31254钢管,规格为 63mm3.9mm,在母Ⅱ加热器的设计中,采用 了31254钢管作为换热管,并配以22053锻件作 为管板的材质,管箱材质为Q345R并经过内防腐。 壳程材质为Q345R,换热管与管板的连接方式采 用胀焊并用。 131254的性能 s31254是一种新型高合金纯奥氏体不锈钢。 其化学成分为碳≤0.2%;硅≤0.8%;锰≤ 1.0%;硫≤0.01%;磷≤0.03%;铬19.5%一 20.5%;镍17.5%一18.5%;钼6.O%~6.5%; 铜0.5%~1.0%;氮0.18%一0.22%。其机械性 能为抗拉强度Rm≥650MPa;屈服强度Rp。 ≥ 310MPa;延伸率As/40%;布氏硬度HB223。 由于31254的高含钼量,故具有极高的耐点 腐蚀和耐缝隙腐蚀性能,是为诸如海水等含有卤 化物的环境中而研制和开发的;也具有良好的抗 均匀腐蚀性,特别是在卤化物的酸中,要优于普 通不锈钢;在化学成分上与普通不锈钢不同,具 有非常好的耐局部腐蚀性能,在海水、充气、存 在缝隙、低速冲刷条件下,有良好的抗点蚀性能 PI t40和较好的抗应力腐蚀性能,是高成本镍 基合金和钛材的代用材料;同时具有更加优秀的 耐高温或者耐腐蚀的性能;另外从不锈钢的分类 上,是一种稳定的奥氏体金相组织。 231254的焊接特点 2.1具有良好的耐晶间腐蚀能力 根据“晶间贫铬”理论,当奥氏体不锈钢的 碳含量高于0.08%时,在加热过程中,过饱和的 碳能以Cr23C6的形式沿晶界析出,很容易造成晶 间贫铬,从而降低奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀能 力;但当奥氏体不锈钢的碳含量低于0.02%~ 0.03%时,则碳全部溶解在奥氏体中,即便在 45O℃~85C之间加热,晶界也不会形成“贫铬 区”而引起晶间腐蚀。由于高合金纯奥氏体不锈 钢s31254的碳含量≤0.2%,在焊接时采用较小的 焊接热输入,加快冷却速度,基本上可以消除晶 间腐蚀现象。 2.2具有较高的热裂纹敏感性 与其他不锈钢相比,奥氏体不锈钢焊接时有 较大的热裂纹敏感性,主要与以下特点有关 1奥氏体不锈钢的导热系数小,线膨胀系数 大,在焊接局部加热和冷却条件下,焊接接头部 位的高温停留时间较长,焊缝金属及近缝区在高 温时承受较高的拉伸应力与在冷却过程中可形成 较大的拉应力,焊缝金属凝固期间存在的拉应力 是产生凝固裂纹的必要条件。 2奥氏体不锈钢易形成方向性强的柱状晶的 焊缝组织,一些有害杂质元素易在晶间形成低溶 点的液态薄膜,从而产生焊缝凝固裂纹。 为了防止奥氏体不锈钢焊缝中产生热裂纹, 刘宇高级工程师。1990年毕业于大连理工大学机械工程专业。从事化工机械产品的设计开发工作。联系电话 0411 626122888301,Emaillu6793556163.tom。 刘宇31254钢管的应用 21 可采取以下措施①严格控制材料中硫、磷等有 害杂质的含量;②采用能够形成焊缝双相组织的 焊丝,从而打乱奥氏体不锈钢状晶的方向性,减 少晶间低溶点共晶的偏析量;③采用低线能量、 窄焊道技术,提高熔池的冷却速度;④焊接采用 钨极氩弧焊,电弧能量大,热量集中,而且有氩 气流的冷却作用,热影响区小,焊接质量稳定, 焊缝成型好,且无飞溅和熔渣;为加快焊缝的冷 却速度,焊后可用水进行强制冷却;⑤对于换热 管与管板之间的焊接,可在管桥上开设应力槽, 以减小甚至消除焊接应力。 331254钢管的使用 母Ⅱ加热器管程中的介质含有高浓度的cl一、 HCO3-,对于钢材是强腐蚀性介质。换热管若选用 20碳钢管,其使用寿命很短,频繁地更新被腐蚀 坏的设备,严重地影响生产能力;换热管若选用 带内防腐2O碳钢管,由于防腐层的导热系数太小, 因而严重降低换热效果;换热管若选用钛管,其 使用寿命长、效果好,但钛管的价格昂贵,是 31254钢管价格的三倍。鉴于31254高合金纯奥 氏体不锈钢耐点腐蚀、耐间隙腐蚀、抗应力腐蚀、 抗均匀腐蚀的优秀性能,其焊接接头具有良好的 耐晶间腐蚀能力,采取有效的焊接工艺完全可以 防止焊缝中的热裂纹,所以采用31254钢管作为 换热管。 因为壳程介质是饱和水蒸汽,换热管要承受 振动和疲劳载荷,所以换热管与管板的连接方式 应采用胀焊并用,采用密封焊加强度胀的连接形 式,这就要求换热管材料的硬度低于管板材料的 硬度。22053钢是抗Cl一腐蚀良好的双相不锈钢, 其布氏硬度值为293HB,大于s31254钢管的 布氏硬度值223HB,而且焊接性能良好。所 以,采用22053钢锻件作为管板的材料,并在管 板孔之间的管桥上开设应力槽。 管箱采用Q345R钢板制作,其内表面喷砂除 锈后,烘烤酚醛清漆。 4 结语 在母Ⅱ加热器的设计中,采用S31254钢管作 为换热管,管板的材质采用22053锻件,管箱内 表面采取烘烤酚醛清漆的措施,有效地防止了管 程中含有高浓度cl一、HcO 的母液Ⅱ介质对设备 的腐蚀。实践已证明,用31254高合金纯奥氏体 不锈钢替代高成本的镍基合金和钛材来防止Cl一、 HCO;的腐蚀,是一种有效的方法,这对延长设备 的使用寿命、提高生产能力、降低制造成本提供 了可靠的保障。 参考文献 1 ASTM SA213/SA213M一2010,锅炉、过热器和换热器用无 缝、铁素体和奥氏体合金钢管子[s]. 2 ASTM sA312/SA312M一2010,无缝和焊接奥氏体不锈钢公 称管[s]. 3 ASME,材料D篇性能公制,第Ⅱ卷[S].2010. 4 GB150.142011,压力容器[S]. 收稿日期20130222 上接第13页 表2可知,本项目每吨产品液氨成本为 1357.12元,国内外合成氨装置液氨成本在1400 2300元之间。凭借低廉的成本,产品有很强的市 场竞争力。 项目投资1.4亿元,利润率为40%,动态投 资回收期税前为3年。经济效益十分可观。 根据盈亏平衡点的计算,只要生产达到设计生产 能力的32%,企业收支即可平衡。 该项目自2012年12月投产后,稳定运行至 今,各项消耗指标优于设计值,产品质量稳定, 达到国家标准GB 5361988优等品质量指标。 3 结语 项目以甲醇驰放气以及甲醇装置空分系统副 产的氮气为原料,采用先进成熟的变压吸附提氢 工艺,用低压法氨合成工艺技术生产液氨。采用 的工艺技术先进、可靠,项目经济效益好,抗风 险能力较强。为焦炉气生产甲醇的企业进一步发 展循环经济开创一条新路。 参考文献 1 A.V.斯拉克,G.R.詹姆斯.合成氨第三分册[M]. 北京化学工业出版社,1980146. 修改回稿201307一O2

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