我国双相不锈钢管的发展

发布时间:2021-04-27

近十年来有关国家如美国，南非等研究以锰代镍双相不锈钢的开发，但除铸件外，所开发的新钢种多具有介稳的奥氏体，藉冷变形后马氏体的转变 提高强度，很难作焊接件使用，也很难适应某些环境，例如会产生应力腐蚀的环境，这样使用很局限。近年瑞典开发的低锰低镍双相不锈钢则比较成熟，目标明确，为了节镍以取代用途很广的304，甚至可能代替价格与304相当，目前使用并不广的2304双相不锈钢，具有实际推广的价值，值得注意。

瑞典Avesta Polarit AB开发的LDX 2101 双相不锈钢管(21.5%Cr，5%Mn，1.5%Ni，0.22%N)，由于提高了钢中的氮，获得了稳定的奥氏体，相的平衡与组织稳定性都较好，对金属间相的析出不敏感，在析出最敏感的温度650℃，保温10h后的冲击值才降至50J，其组织稳定性较2205钢好。该钢的强度高，耐腐蚀性与304相当，可焊接，其寿命周期成本较奥氏体不锈钢低。

LDX 2101钢已进行工业试制，在AOD/CLU炉精炼后进行连铸，生产长材铸胚和板胚，只是目前尚未大量推广应用，鉴于它具有较好的综合性能，潜在的用途范围很宽，尤其用作结构件很有前途，例如可代替 2205双相不锈钢用作桥梁结构，还可用制混凝土中的钢筋，解决在有氯离子污染环境中材料的腐蚀问题，此外，还可取代304和316钢制造容器、塔器、热水贮罐和加热器等。

从世界不锈钢的消耗量来看，双相不锈钢只占很少的份额，它的价格还是较高的，从价格比来看：若304，304L为1，则 316L为1.3，而2205则为1.6，说明要想增加双相不锈钢的市场份额，应当有更廉价的，能与应用最普遍的304(304L)钢相竞争的新钢种还是有价值的，当然这方面还有许多工作要做。

值得一述的还有含锰超级双相不锈钢管的开发，在德国开发了含25%Cr，6%Mn，6%Ni，3%Mo，2%W和～0.5%N，还有Cu的高合金铸钢，该钢靠固溶强化，0.2可达到550MPa，比含0.15%N的类似钢种高出近70MPa，临界孔蚀温度(CPT)达到70℃，耐磨损腐蚀性能好。在奥地利也开发了BO A920(26%Cr，7%Ni，3%Mn，4%Mo，0.35%N)超级双相不锈钢，PREN值达45，0.2为～600MPa，AK为100～200J，适合用制小尺寸高速运转的部件。这两种钢目前还处于试验室阶段。

一：化学和石化加工工业：

这一领域涉及的范围很宽，工况情况复杂，介质多种多样，也是使用双相不锈钢较早和较多的领域。目前20万，的大型和多套10万t以下的中小型的甲醇合成反应器的触媒管都是采用双相不锈钢，大中型装置采用2205钢管，使用进口管较多，小型装置多采用18-5Mo型国产钢管。 齐鲁石化公司氯乙烯装置的氧氯化反应器中的冷却蛇管的介质条件(HCI，水蒸汽)苛刻，目前已使用进口的2205双相不锈钢管，使用结果有待观察。乙烯装置的催化剂再生冷却器采用国产类似DP3钢的00C25Ni7Mo3WCuN双相不锈钢做海水冷却器管，海水出口温度40t，至今已间歇使用15年，效果很好。 河南煤化工厂的粉煤气化装置的数台冷却器都是采用进口2205钢管制造。未来5年中国石化工业发展迅速，在建、拟建大型石化项目遍布全国，按照目前掌握的在建工程和计划建设的项目，而2005年石化行业对不锈钢管的年需求量约为1.6万t。随着国产不锈钢产品质量的提高及特殊牌号产品的开发，未来的5年中国内石化工业方面不锈钢的应用将会不断增加。

二：石油和天然气工业：

这是国外应用双相不锈钢的主要领域之一，目前铺设的油气输送管线已有1000km。国内只有南海油田少量使用，全部进口。另外，西气东输工程西起塔里木盆地的集气管线考虑要用双相不锈钢焊管，国内已有条件生产和制造。炼油工业是最早使用国产双相不锈钢的部门，在南京、镇海、天津、济南等炼化公司多集中用在常减压蒸馏塔的塔顶衬里(或复合板)、塔内构件、空冷器和水冷器等，最长的已使用20年。 对小规格双相不锈钢无缝管的生产，国内已比较成熟，当前急需解决的是较大规格的无缝管和焊管的生产，生产工艺有待开发。此外，如何将双相不锈钢产品的价格降下来，也事关国内双相不锈钢的发展。固然扩大产量，生产对路适销产品很重要，不容忽视的是要采用新技术新工艺，采用氧化钼球代替金属钼，氧化镍代替金属镍，降低冶炼成本，推广采用双相不锈钢连铸技术，提高成材率等。

三：在化肥工业的应用：

化肥工业采用国产0Cr25Ni6Mo3CuN时效强化双相不锈钢，利用其耐磨损腐蚀性能，用于尿素装置主工艺管路多种规格的高压截止阀的内件等，效果不错。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。2005年石化行业对不锈钢管的年需求量约为7800t，预计2010年将增加到 9600 t。不锈钢的国家标准已有十多年没有修订，在修订国标时必须考虑双相不锈钢的纳标和修订。国外对于占产量80%的2205牌号专门制订了产品出厂检验的用户验收标准，我们也应考虑引进和吸收，充实现有的检验方法和标准，以促进双相不锈钢的生产和定货。另外，大力开拓双相不锈钢的工业用与民用的潜在市场(如建筑业结构、桥梁、混凝土用钢筋；如制造业容器、储罐、化学品运输船、快艇、槽车；又如家用设施高位水箱、电热水器、住房水汽配管等)，并研制、试用、推广国外开发的又适合我国国情(缺镍少铬)的一些新品种(如低镍节约型双相不锈钢)，相信中国推广双相不锈钢有着非常广阔的应用前景。