双相不锈钢在石油化工中的应用

刘白苗

河北省安装工程有限公司河北省石家庄市 050000

摘要：近年来双相不锈钢不仅被广泛应用于各大石油公司的主要管道系统开发，并且也是海上采油采气输送工程的主要材料。标准双相不锈钢在甜、湿、酸服役环境下表现很好。而普通碳素钢因内部腐蚀率较高，尽管可以采用外加防腐剂来防止外部腐蚀，却不能有效的防止内部腐蚀。不仅如此，在50℃以上的环境温度下还可能会导致应力腐蚀纹（SCC），所以双相不锈钢也就逐步取代了300系列不锈钢。

关键词：双相不锈钢、石油工业、发展方向

1双相不锈钢的发展概况：

双相不锈钢是在固溶组织中铁素体与奥氏体大约各占一半，理想的双相不锈钢的组织是铁素体与奥氏体组织正好分别占５０％。

双相不锈钢已经有７０多年的历史，第一个可锻轧双相不锈钢于１９３０年在瑞典生产出来，双相不锈钢的第一个专利于１９３６年在法国获得。二次世界大战后第一代双相不锈钢ＡＩＳＩ３２９确立了其地位，广泛用于硝酸装置的热交换器管道。上世纪６０年代炼钢工艺的进步使钢中的的含碳量降低到０．０３％，氮也作为合金元素加入到钢中，８０年代，人们对氮的重要性及其对热影响区组织平衡及耐蚀性的影响有了更好的了解，第一代双相不锈钢被第二代双相不锈钢２３０４和２２０５所替代。同时，铬含量２５％的双相不锈钢发展加速，１９８９年，用于高腐蚀环境的第一代超级双相不锈钢ＳＡＦ２５０７问世。

我国从７０年代中期开始发展双相不锈钢，至今已有简单双相不锈钢系列牌号。双相不锈钢兼具铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，作为可焊接的耐腐蚀结构材料发展十分迅速，已发展成为和马氏体型、奥氏体型及铁素体型不锈钢并列的一个钢类。

双相不锈钢的类别和代表牌号双相不锈钢包括一系列牌号，根据它们取决于合金含量的耐腐蚀性能，现代的双相不锈钢至少分为三类：低级双相不锈钢、标准双相不锈钢和超级双相不锈钢。低级双相不锈钢的代表牌号是２３０４，（２３Ｃｒ－４Ｎｉ－０．１Ｎ），钢中不含钼，ＰＲＥＮ值在２４～２５之间，在耐应力腐蚀方面可代替ＡＩＳＩ３０４或３１６使用，在ＨＮＯ３介质中耐均匀腐蚀的性能高于２２０５，所以此钢主要用于ＨＮＯ３介质中。标准双相不锈钢的代表牌号是２２０５（２２Ｃｒ－５Ｎｉ－３Ｍｏ－０．１５Ｎ），为中等合金化的双相不锈钢，如今它的氮和钼含量已接近标准的上限，ＰＲＥＮ值为３２～３３，其耐蚀性能介于ＡＩＳＩ３１６Ｌ和６％Ｍｏ＋Ｎ奥氏体不锈钢之间，适用于氯化物和硫化氢介质条件下的设备，尤其适用于含氯离子水或微咸水作冷却介质的换热器，也适用于稀释的硫酸溶液和储运纯有机酸。超级双相不锈钢的代表牌号是２５０７（２５Ｃｒ－６Ｎｉ－３．５Ｍｏ－２Ｃｕ－０．２５Ｎ），　ＰＲＥＮ值为３８～３９，其耐蚀性高于２２％Ｃｒ的双相不锈钢。它专为氯化物的苛刻的腐蚀性介质而设计，大量用于化学和加工工业。

2双相不锈钢在石油工业中的应用：

双相不锈钢在石油工业中的应用已有20多年的历史了，在其未进入市场前，对于苛刻腐蚀环境中，使用的都是含高镍的奥氏体不锈钢。多年来的使用经验表明，双相不锈钢不仅比常用奥氏体不锈钢更耐蚀而且强度、韧性和可焊性等也更好，因此从综合性能来考虑，双相不锈钢往往是化工、石油化工、造纸、石油天然气及其他能源等工业应用中的常用选择。

化学成分对双相不锈钢组织与性能的影响非常大，双相不锈钢的含碳量均较低，不同类别的双相不锈钢在化学成分上的主要区别在于铬、镍、钼、钨及氮等合金元素上。不同的合金元素对钢的组织和性能起着不同的作用。铬是不锈钢中决定耐蚀性的主要元素，在钢中加入１２％以上的铬，可以显著提高钢的耐蚀性。

3双相不锈钢的性能特点：

目前双相不锈钢已有板材、管材、带材、棒材、和锻件材料。与其它组织的材料比，双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。

双相不锈钢与奥氏体不锈钢相比较，屈服强度几乎提高一倍，双相不锈钢比用奥氏体不锈钢时，容器的厚度可以显著减薄。双相不锈钢与常用的不锈钢相比，有更好的耐腐蚀性能。双相不锈钢在磷酸、硫酸、有机酸、碱中较常用奥氏体不锈钢都表现出了更强的耐均匀腐蚀性能，耐点蚀和缝隙腐蚀能力也更好，耐应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳的能力也更强。双相不锈钢的热膨胀系数比奥氏体不锈钢低，与钢接近，用于制造换热器时，可以降低温差应力；导热系数比奥氏体不锈钢略高，并且具有较强的磁性，加工时可以使用磁性夹具。

所有用于不锈钢冷成型的设备均可用于双相不锈钢的冷成型，只是要提高一定的吨位，冷变形较大时要进行中间固溶淬火加退火热处理，酸洗时要选用腐蚀性略强的酸洗液。双相不锈钢有较好的焊接性，不同牌号的双相不锈钢已经具有相应的焊材和焊接工艺，一般在进行焊接时，不推荐焊前预热或焊后热处理，要保持被焊接部位的清洁，采取惰性气体保护措施。

4国内双相不锈钢在石油化工中的应用中的发展趋势：

石化装置规模实现大型化，对不锈钢产品的规格与品种提出新的要求

，不锈钢储罐向着大型化方向发展，国内不锈钢企业需提高产品的技术含量，即将在沿海地区兴建的液化天然气（ＬＮＧ）装置储运设施需要不锈钢，不锈钢消费也会非常大，由于石化行业自身的发展,石化装备的更新,对不锈钢的品质性能提出了更高的要求,要求不锈钢耐腐蚀耐高温、低温的,条件不是放宽了而是更严格了,同时石化行业又是高温、高压、有毒行业它不同于其他行业材质混用造成的后果不明显,石化行业一旦不锈钢材质质量得不到保证,那样后果将不堪设想,因此国内不锈钢企业，特别是钢管企业应尽快提高产品的技术含量与附加值，占领高端产品市场。目前欧洲许多钢厂已经不再生产低附加值的油井管，原因是中国出口的这类钢管已经充斥了欧洲市场。而这些企业已经将重点完全放到高附加的管材上，准备用这些高端产品占领中国市场。

5结束语

综上所述,双相不锈钢在石化等过程工业中的应用前景是十分广泛的。但同时也对广大不锈钢产品生产和加工、应用领域提出了众多新的更为深入的要求。所以,这也是我国不锈钢行业在新的阶段中的主要任务。不锈钢行业应当从解决有无问题转向以用户为导向的产品生产精细化、深加工化,品种研究开发与制造生产工艺以及应用研究同步齐进的新阶段。此外,还应重视物资流通环节对沟通生产与应用之间的桥梁作用。对此,目前钢材生产企业与用户直接发生订购的供销模式应进行深入研究,以适应今后用户更为细分,批量小,品种多,要求特殊的新市场要求。

参考文献［１］吴玖等，《双相不锈钢》，冶金工业出版社，１９９９年６月第一版

【2】李春树：双相不锈钢及其在炼油工业中的应用 ２００３年第１７卷

【3】李丕钟 ,陆世英 ,王欣增 ,王洁;热处理对26-5型双相不锈钢组织和机械性能的影响[J];钢铁研究学报;1982年00期