在二氯乙烷(EDC)/氯乙烯單體(VCM)等裝置中,多數(shù)設備為碳鋼制作,但它們接觸的大多是含氯介質,且工藝主氣流中常常會帶有微量氯和HCl以及一定量的水。因此,一旦操作有波動,特別是開停車溫度低于氣流的露點時,腐蝕就相當嚴重。這些裝置中換熱器的使用壽命一般都在2~3年,塔器在4~5年,維修和更換任務繁重,這給連續(xù)生產(chǎn)和整個工廠的經(jīng)濟效益帶來極不利的影響。上海氯堿公司四氯化碳裝置中,吸收液冷卻器管程介質為液相的Cl2、C2Cl4、CCl4和HCl工作溫度為進口40℃，出口21℃。設計時管箱殼體材料選用16MnDR、管板材料選用16MnDò、換熱管材料選用10碳鋼,腐蝕裕度取3mm。自1990年4月開車投入使用,到1993年4月發(fā)現(xiàn)泄漏,泄漏部位發(fā)生在管子和管板連接處,管箱殼體內表面也出現(xiàn)不同程度的凹坑腐蝕。循環(huán)蒸發(fā)器管程介質為氣液相的C2Cl4、CCl4,工作溫度為192e。設計時管箱殼體材料選用16MnR、管板材料選用16Mnò、換熱管材料選用10碳鋼,腐蝕裕度取3mm。自1990年4月開車投入使用,到1994年2月發(fā)現(xiàn)泄漏,泄漏部位發(fā)生在管程物料進口側的管子與管板連接處,該側管箱殼體內表面也出現(xiàn)不同程度的凹坑腐蝕。以上兩臺設備在以后的備品備件設計中,我們將管箱、管板和換熱管材料改用SAF2205雙相不銹鋼后,吸收液冷卻器從1996年1月一直使用至2004年2月才更換，循環(huán)蒸發(fā)器從1996年8月使用至2004年1月才更換。

 為了減少設備非計劃停車,減少不必要的維修和停車損失,綜合考慮這些設備的使用壽命、維修費用和對生產(chǎn)的影響,雙相不銹鋼是目前這些裝置中含氯化物介質設備最適宜的選材,綜合技術經(jīng)濟指標較好。實踐也肯定了它們在強酸性含氯化物介質中的使用效果。

  雙相不銹鋼具備了鐵素體和奧氏體不銹鋼的特性。

  1、在低應力情況下有良好的耐氯化物應力腐蝕開裂能力,且耐點腐蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕、均勻腐蝕和磨蝕的性能也很好。

  2、屈服強度高,約為奧氏體不銹鋼的2倍,高溫強度介于鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼之間。

  3、比奧氏體不銹鋼導熱性好,導熱系數(shù)大,而線脹系數(shù)大致與碳鋼相同,使這類鋼隨溫度的變化而引起的應力比較小。

  4、韌性優(yōu)于鐵素體不銹鋼,冷熱加工成形性能好,且在一定條件下具有超塑性。

  5、焊接性能好,熱裂傾向小,一般焊前不需預熱,焊后不需熱處理。

  6、雙相不銹鋼中,控制鉻含量為18%~25%,鎳含量為5%~7%,由于鎳含量低,與鎳基合金相比價格相對便宜。

  雙相不銹鋼與通用的304L和316L奧氏體不銹鋼相比較,有較低的鎳含量和較高的鉻含量，這決定了雙相不銹鋼的顯微結構中鐵素體占60%~50%和奧氏體占40%~50%,因而兼?zhèn)淞髓F素體和奧氏體的雙相特性。而作為耐氯離子應力腐蝕的雙相不銹鋼,鐵素體和奧氏體兩相比例以及合金元素在兩相中的平衡,都直接影響到雙相不銹鋼的耐氯化物應力腐蝕開裂性能,同時也顯著地提高了雙相不銹鋼的力學性能。

 根據(jù)耐氯化物應力腐蝕開裂的滑移溶劑斷裂機理,雙相不銹鋼顯微組織的作用必須是:1使塑性變形時位錯呈網(wǎng)狀分布,能抑制產(chǎn)生具有方向性的粗大位移臺階;o使鈍化電位向正方向移動,從而使滑移臺階的再鈍化困難(易于活性溶解),難于產(chǎn)生局部集中腐蝕,亦即由局部腐蝕造成的裂紋擴展亦困難;?使合金再鈍化能力提高,一旦產(chǎn)生滑移則再鈍化迅速,因而裂紋不易成核。根據(jù)上述原則,具體到雙相不銹鋼中每種合金元素的作用如下。

 1、鉻

 鉻能促使鋼的再鈍化,抑制陽極溶解,鉻含量大于25%可顯著提高鋼的耐點腐蝕性能,但鉻含量過高會增大鋼的脆性傾向。為此雙相不銹鋼選擇鉻含量為18%~25%,且加入鉬,利用鉻、鉬復合作用,使鋼的耐點腐蝕性能優(yōu)于316L奧氏體不銹鋼,同時對兩相起平衡作用。

 2、鎳

  鎳能提高鋼的鈍化電位,隨鎳含量增加使位錯呈網(wǎng)狀分布,具有從機械、化學兩方面抑制應力腐蝕開裂能力。鎳又為奧氏體的成形元素,控制其含量使基體獲得合適的兩相比例,這種組織不僅可提高鋼的耐氯化物應力腐蝕開裂性能,也可提高屈服強度,并保證良好的塑性,使鋼具有耐氯化物應力腐蝕開裂性能及良好的力學、工藝等綜合性能。為保證奧氏體組織占40%~50%,根據(jù)鎳、鉻當量的計算,雙相不銹鋼中的鎳含量控制在4.5%~5.5%為佳。

 3、鉬、銅

  鉬、銅是鋼中起陰極保護作用的合金元素,可強化表面鈍化膜,但對耐氯化物應力腐蝕開裂性能不利。雙相鋼中通過鉬與鉻復合來提高鋼的耐點腐蝕及均勻腐蝕性能。要得到合適的鐵素體和奧氏體兩相比例,鉻、鎳以及鋼中各合金成分必須平衡,其中鉬含量的調整十分關鍵,鉬含量高時,鎳含量要近于上限,而鉻含量要近于下限。

 4、硅

 硅是雙相不銹鋼中的關鍵元素,加入硅有助于鋼中化學成分的平衡,不但能提高鋼的耐氯化物應力腐蝕開裂性能,增大表面鈍化能力,提高耐蝕性,而且能減少475℃脆性,以及減緩由于鋼中因鉬帶來的脆性相。雙相不銹鋼中的硅含量宜控制在5%~2.0%。

 5、氮

 氮能提高鋼的耐點蝕性能,對雙相不銹鋼耐氯化物應力腐蝕開裂性能有利。氮又是強烈的奧氏體成形元素(為鎳的30倍),鋼中含少量氮有助于兩相比例的平衡,其量控制在0.05%~0.08%。雙相不銹鋼中,除考慮各合金元素對抗局部腐蝕及耐氯化物應力腐蝕開裂性能的作用外,同時兼顧鋼的綜合力學和工藝性能,為此鉻含量控制為18%~25%,鎳含量控制為4%~7%。