耐蚀性二联钢合金，由其制成的物体和制造该合金的方法技术

本发明专利技术公开了一种热等静压铁素体‑奥氏体钢合金及其物体。所述合金的元素组成以重量百分比计包含：C 0‑0.05；Si 0‑0.8；Mn 0‑4.0；Cr大于29‑35；Ni 3.0‑10；Mo 0‑4.0；N 0.30‑0.55；Cu 0‑0.8；W 0‑3.0；S 0‑0.03；Ce 0‑0.2；余量为Fe和不可避免的杂质。所述物体在制造用于需要加工如机械加工或钻孔的尿素生产装置的组件中可以是特别有用的。优选的用途是制造或代替如用在通常在尿素装置的高压合成工段中存在的汽提塔中的液体分布器。

Corrosion resistant two steel alloy, object made therefrom and method of manufacturing the same

The invention discloses a hot isostatic pressing Ferritic Austenitic steel alloy and its object. The alloy elements contained in the weight percentage: C 0 0.05; Si 0 0.8; Mn 0 4; Cr is more than 29 35; Ni 3 10; Mo 0 4; N 0.30 0.55; Cu 0 0.8; W 0 3; S 0 0.03; Ce 0 0.2; balance of Fe and unavoidable impurities. The object may be particularly useful in the manufacture of a component for a urea production device that requires processing such as machining or drilling. The preferred purpose is to manufacture or replace such as liquid distributor stripper in urea plant usually exist in the high pressure synthesis section in the.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及耐蚀性二联钢(铁素体奥氏体钢)合金。特别地，本专利技术涉及由所述合金制成的物体，并且涉及用于制造所述合金的方法。此外，本专利技术涉及包含由所述合金制成的组件的尿素装置和修改现存的尿素装置的方法。
技术介绍
二联不锈钢是指铁素体奥氏体钢合金。这种钢具有包含铁素体和奥氏体相的微结构。本专利技术涉及的二联钢合金的特征在于高含量的Cr和N以及低含量的Ni。在这方面的背景参考包括WO95/00674和US7,347,903。其中描述的二联钢为高耐蚀性的并且因此可以用于例如尿素生产装置的高侵蚀性环境。在尿素装置的尿素合成工段中在提高的温度(通常在150℃和250℃之间)和压力(通常在12和40MPa之间)下可以从氨和二氧化碳制造尿素(NH2CONH2)。在该合成中，可以认为发生两个连续的反应步骤。在第一步中，形成氨基甲酸铵，在下一步中，该氨基甲酸铵脱水以提供尿素。第一步(i)为放热的，并且第二步可以表示为如下的吸热平衡反应(ii)：(i)2NH3+CO2→H2N-CO-ONH4在典型的尿素生产装置中，在尿素合成工段中进行前述反应以得到包含尿素的水溶液。在一个或多个随后的浓缩工段中，浓缩该溶液以最终生产成熔体而非溶液形式的尿素。对该熔体进一步进行一个或多个精加工步骤，如造粒、制粒、造球或压实。根据汽提方法的制备尿素的一种经常使用的方法为二氧化碳汽提法，如在例如Ullmann氏工业化学百科全书,第A27卷,1996,第333-350页中描述的。在该方法中，在合成工段后进行一个或多个回收工段。合成工段包含反应器，汽提塔，冷凝器和优选但非必须的洗涤器，其中操作压力在12和18MPa之间，如在13和16MPa之间。在合成工段中，离开尿素反应器的尿素溶液被引入汽提塔，其中大量的未转化的氨和二氧化碳被从尿素水溶液分离。这种汽提塔可以为壳式和管式热交换器，其中尿素溶液被引入在管侧的顶部，而用于尿素合成的二氧化碳进料被添加到汽提塔的底部。在壳侧，添加蒸汽以加热溶液。尿素溶液在底部离开热交换器，同时汽相在顶部离开汽提塔。离开所述汽提塔的蒸气含有氨、二氧化碳、惰性气体和少量的水。将所述蒸气在降膜型热交换器或可以为横式或立式的淹没式冷凝器中冷凝。在Ullmann氏工业化学百科全书，第A27卷，1996，第333-350页中描述了横式淹没热交换器。形成的含有冷凝的氨、二氧化碳、水和尿素的溶液与未冷凝的氨、二氧化碳和惰性蒸气一起被再循环。特别是由于热氨基甲酸盐溶液，操作条件为高侵蚀性的。在过去，这给出了一个问题，即尿素生产装置即使由不锈钢制成也将被侵蚀并且倾向于较早的替换。特别是通过从在WO95/00674中描述的二联钢(也以商标被知道)制造该装置，即，经历提及的侵蚀性条件的其相关部件，该问题已经被解决。然而，即使前述的反应了在尿素生产中的主要进步，在汽提塔中也存在特定问题。典型的氨基甲酸盐汽提塔包含多个(几千个)管。通过这些管，液膜向下跑同时汽提气(典型地CO2)向上跑。通常做好准备以确保所有管具有相同的液体负荷从而具有相同速度的液体流动。因为，如果液体不以相同速度流过所有管，则汽提塔的效率被降低。这些准备包含通常呈圆筒形并且其中具有小孔的液体分布器。根据经验液体分布器需要相对频繁的替换。特别地，孔的尺寸和形状随时间变化，明显是由于侵蚀，尽管液体分布器由如上提及的耐蚀性二联钢制成。因此，受影响的分布器导致在汽提塔中液体的不同通量，结果期望的汽提塔的管的相等的加载是低效率的。因此在本领域中期望提供将提供具有更好侵蚀耐性的在汽提塔中的液体分布器的耐蚀性材料。
技术实现思路
为了满足一个或多个前述期望，本专利技术在一个方面中提供铁素体-奥氏体钢合金，其元素组成以重量百分比计包含：余量为Fe和不可避免的杂质；其中，使用根据ASTME3-01制备的样品，如通过DNV-RP-F112，第7节对样品所确定的奥氏体间距小于20μm，如小于15μm，如在8-15μm范围内；并且其中选自根据需要在样品的三个截面中确定的平均奥氏体相长/宽比的最大平均奥氏体相长/宽比小于5，如小于3，如小于2，其中所述截面来自样品的三个垂直面；所述平均奥氏体相长/宽比由以下步骤确定：i.制备所述样品的横切表面；ii.在转盘上使用首先具有6μm的粒度随后具有3μm的粒度的钻石膏磨光所述表面以制造磨光的表面；iii.在20℃下使用Murakami试剂蚀刻所述表面长达30秒从而将铁素体相着色，通过在100mlH2O中混合30g的氢氧化钾和30g的K3Fe(CN)6以制备饱和溶液并且使得所述溶液在使用前冷却至室温来提供所述试剂；iv.使用通过选择以使得相界可辨别的放大率，在光学显微镜下观察处于被蚀刻状态下的所述横切表面；v.将交叉网格投射在所述图像上，其中所述网格具有适合于观察所述奥氏体-铁素体相界的网格距离；vi.在所述网格上随机选择至少10个网格交叉，使得所述网格交叉能被识别为位于所述奥氏体相中；vii.在所述10个网格交叉的每个处，通过测定奥氏体相的长度和宽度来确定所述奥氏体相长/宽比，其中所述长度为当在所述相界处的两点之间画直线时的最长不间断距离，所述相界为从奥氏体相到铁素体相的过渡；并且其中所述宽度定义为垂直于在相同相中的长度而测定的最长不间断距离；viii.计算所述平均奥氏体相长/宽比，其为10个测定的奥氏体相长/宽比的奥氏体相长/宽比的数值平均。在本专利技术的一个实施方式中，在其上进行所述测定的所述样品具有至少一个大于5mm的尺寸，如长度、宽度或高度。在另一个方面中，本专利技术提供可以通过对铁素体-奥氏体合金粉末进行热等静压而获得的成形物体，其中所述铁素体-奥氏体合金粉末以重量百分比计包含：余量Fe和不可避免的杂质。在又一个实施方式中，本专利技术涉及如在上文或下文中定义的铁素体-奥氏体合金作为用于尿素生产装置的组件的构建材料的用途，其中所述组件旨在接触氨基甲酸盐溶液，并且其中所述组件包含一个或多个机械加工的或钻孔的表面。在又一个方面中，本专利技术提供制造耐蚀性铁素体-奥氏体合金的物体的方法，所述方法包含如下步骤：a.熔化以重量百分比计包含如下的铁素体-奥氏体合金：余量为Fe和不可避免的杂质；b.将熔体雾化以制造具有在约100-150μm的范围内的平均粒度和约500μm的最大粒度的粉末；c.提供限定待制造的物体的形状的模具；d.用所述粉末填充所述模具的至少一部分；e.在预定温度、预定压力下对如在d.中填充的所述模具进行预定时间的热等静压(HIP)，使得所述粉末的粒子彼此冶金结合以制造所述物体。在另一个方面中，本专利技术涉及用于在尿素生产装置的氨基甲酸盐汽提塔中的液体分布器，所述液体分布器为如上所述的物体。在另一个方面中，本专利技术涉及用于生产尿素的装置，所述装置包括包含反应器、汽提塔和冷凝器的高压尿素合成工段，其中所述汽提塔包含如上所述的液体分布器。在又一个方面中，本专利技术提供改造现存的尿素生产装置的方法，所述装置包含具有由以重量百分比计包含如下的耐蚀性铁素体-奥氏体合金制成的管和液体分布器的汽提塔：余量为Fe和不可避免的杂质；所述方法包含用上述液体分布器代替液体分布器。附图说明图1至图5为在实施例1中提及的试验试样的显微镜照片。图6为指示在实施例2和3中应用的横截面的示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁素体‑奥氏体钢合金，其元素组成以重量百分比计包含：余量为Fe和不可避免的杂质；其中，使用根据ASTM E 3‑01制备的样品，如通过DNV‑RP‑F112，第7节对样品所确定的奥氏体间距小于20μm；并且其中选自根据需要在样品的三个横截面中确定的平均奥氏体相长/宽比的最大平均奥氏体相长/宽比小于5，所述横截面在样品的3个垂直面处获得；所述平均奥氏体相长/宽比由以下步骤确定：i.制备所述样品的横切表面；ii.在转盘上使用首先具有6μm的粒度随后具有3μm的粒度的钻石膏磨光所述表面以制造磨光的表面；iii.在20℃下使用Murakami试剂蚀刻所述表面长达30秒从而将铁素体相着色，通过在100ml H2O中混合30g的氢氧化钾和30g的K3Fe(CN)6以制备饱和溶液并且使得所述溶液在使用前冷却至室温来提供所述试剂；iv.使用通过选择以使得相界可辨别的放大率，在光学显微镜下观察处于被蚀刻状态下的所述横切表面；v.将交叉网格投射在图像上，其中所述网格具有适合于观察奥氏体‑铁素体相界的网格距离；vi.在所述网格上随机选择至少10个网格交叉，使得所述网格交叉能被识别为位于所述奥氏体相中；vii.在所述10个网格交叉的每个处，通过测定奥氏体相的长度和宽度来确定所述奥氏体相长/宽比，其中所述长度为当在所述相界处的两点之间画直线时的最长不间断距离，所述相界为从奥氏体相到铁素体相的过渡；并且其中所述宽度定义为垂直于在相同相中的长度而测定的最长不间断距离；计算所述平均奥氏体相长/宽比，其为10个测定的奥氏体相长/宽比的奥氏体相长/宽比的数值平均。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.27 EP 13199698.51.一种铁素体-奥氏体钢合金，其元素组成以重量百分比计包含：余量为Fe和不可避免的杂质；其中，使用根据ASTME3-01制备的样品，如通过DNV-RP-F112，第7节对样品所确定的奥氏体间距小于20μm；并且其中选自根据需要在样品的三个横截面中确定的平均奥氏体相长/宽比的最大平均奥氏体相长/宽比小于5，所述横截面在样品的3个垂直面处获得；所述平均奥氏体相长/宽比由以下步骤确定：i.制备所述样品的横切表面；ii.在转盘上使用首先具有6μm的粒度随后具有3μm的粒度的钻石膏磨光所述表面以制造磨光的表面；iii.在20℃下使用Murakami试剂蚀刻所述表面长达30秒从而将铁素体相着色，通过在100mlH2O中混合30g的氢氧化钾和30g的K3Fe(CN)6以制备饱和溶液并且使得所述溶液在使用前冷却至室温来提供所述试剂；iv.使用通过选择以使得相界可辨别的放大率，在光学显微镜下观察处于被蚀刻状态下的所述横切表面；v.将交叉网格投射在图像上，其中所述网格具有适合于观察奥氏体-铁素体相界的网格距离；vi.在所述网格上随机选择至少10个网格交叉，使得所述网格交叉能被识别为位于所述奥氏体相中；vii.在所述10个网格交叉的每个处，通过测定奥氏体相的长度和宽度来确定所述奥氏体相长/宽比，其中所述长度为当在所述相界处的两点之间画直线时的最长不间断距离，所述相界为从奥氏体相到铁素体相的过渡；并且其中所述宽度定义为垂直于在相同相中的长度而测定的最长不...

【专利技术属性】
技术研发人员：里恩·拉森，丹尼尔·古尔伯格，乌尔夫·基维萨克，马丁·奥斯特伦德，亚历山大·阿雷达·安东尼斯·谢尔德尔，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE