双相不锈钢及其成型物制造技术

本公开涉及一种耐腐蚀的双相不锈钢(铁素体奥氏体合金)以及其用途，所述双相不锈钢适合在用于生产尿素的装置中使用。本公开还涉及由所述双相不锈钢制成的物体。此外，本公开还涉及一种生产尿素的方法和一种包括一个或多个由所述双相不锈钢制成的部件的用于生产尿素的装置，并涉及一种改进用于生产尿素的现有装置的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双相不锈钢及其成型物
本公开涉及一种耐腐蚀的双相不锈钢(铁素体奥氏体合金)，其适合在用于生产尿素的装置中使用。本公开还涉及由所述双相不锈钢制成的物体和该双相不锈钢的用途。此外，本公开还涉及一种生产尿素的方法且涉及一种包括一个或多个由所述双相不锈钢制成的部件的用于生产尿素的装置，并涉及一种改进用于生产尿素的现有装置的方法。
技术介绍
双相不锈钢是指铁素体-奥氏体合金。这种合金具有包含铁素体相和奥氏体相的显微结构。这方面的背景参考文献包括WO95/00674和US7,347,903。本文描述的双相不锈钢是高度耐腐蚀的，且因此可以用于例如尿素制造装置的高度腐蚀性环境中。尿素及其生产可以在尿素装置的尿素合成段中在高温(通常在150℃和250℃之间)和高压(通常在12MPa和40MPa之间)下由氨和二氧化碳制备尿素(NH2CONH2)。在该合成中，可以考虑发生两个连续的反应步骤。在第一步骤中，形成氨基甲酸铵，并且在下一步骤中，使该氨基甲酸铵脱水以提供尿素。第一步骤(i)是放热的，且第二步骤可以表示为吸热平衡反应(ii)：(i)2NH3+CO2→H2N–CO–ONH4(ii)在典型的尿素生产装置中，前述反应在尿素合成段中进行，以产生包含尿素的水溶液。在一个或多个随后的浓缩段中，该溶液被浓缩，最终产生熔体形式而不是溶液形式的尿素。该熔体进一步经历一个或多个精加工步骤，诸如造粒、粒化、制粒或压实。根据汽提法制备尿素的常用方法是二氧化碳汽提法，如例如在乌尔曼工业化学大全(Ullmann'sEncyclopediaofIndustrialChemistry)，第A27卷，1996，第333至350页中所述。在该方法中，合成段之后是一个或多个回收段。合成段包括反应器、汽提器、冷凝器，和优选但未必是涤气器，其中操作压力在12MPa至18MPa的范围内，例如在13MPa至16MPa的范围内。在合成段中，离开尿素反应器的尿素溶液被供给到汽提器中，在该汽提器中将大量的未转化的氨和二氧化碳与尿素水溶液分离。这样的汽提器可以是壳管式热交换器，其中尿素溶液被供给到管侧的顶部，且用于尿素合成的二氧化碳进料被添加到汽提器的底部。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，同时气相在顶部离开汽提器。离开所述汽提器的蒸气含有氨、二氧化碳、惰性气体和少量的水。所述蒸气通常在降膜型热交换器或可为水平型或垂直型的沉浸型冷凝器中冷凝。在乌尔曼工业化学大全，第A27卷，1996，第333至350页中描述了水平型沉浸式热交换器。含有冷凝的氨、二氧化碳、水和尿素的所形成溶液与非冷凝的氨、二氧化碳和惰性蒸气一起再循环。加工条件是高度腐蚀性的，特别归因于热且浓缩的氨基甲酸盐溶液。为了设法防止腐蚀，已经将通常钝化空气形式的氧气作为钝化剂添加到尿素工艺中，即一部分氧气将与钢形式的铬一起在设备的不锈钢表面上形成保护性氧化铬层。过去，从某种意义上来说，腐蚀呈现如下问题：即使是由不锈钢制成并且即使添加了钝化空气，尿素制造设备也会相当快地被腐蚀并倾向于较早地更换，并且因为氧气的存在呈现固有的不安全情况。这已经特别是通过由双相不锈钢且更具体地如WO95/00674中所述的所谓的超级双相不锈钢(其以商标出售)制造设备(即其相关部件经受所提及的腐蚀条件)来解决。这种超级双相不锈钢具有增加的铬含量，因为氧气和双相钢的组合使得钝化所需的氧气量显著减少并且被动腐蚀水平降低。因此，在氨基甲酸盐环境中，例如在生产尿素的装置中使用的超级双相不锈钢工作得非常好，但是在高温下，即，在温度高于200℃的情况下，例如在205℃下，被动腐蚀的水平可能高于期望值。因此，仍然需要更耐腐蚀的双相不锈钢，其将增加在较高温度下操作的用于生产尿素的装置的特定设备如HP(高压)汽提器的寿命。此外，使用双相不锈钢的另一问题是当双相不锈钢被例如通过焊接进一步加工时，原始的微观结构(即，当双相不锈钢由钢铁生产商生产时具有的微观结构)可能改变。双相不锈钢的微观结构稳定性取决于组成，当制造复杂的部件时，为了确保适当的耐腐蚀性和足够的机械特性，重要的是在加工期间具有微观结构稳定的材料。因此，还需要具有稳定微观结构的双相不锈钢。因此，仍然需要进一步改善在生产尿素的装置中使用的双相不锈钢材料，尤其是对于暴露于高温和腐蚀性流体的那些部件，诸如汽提器管(汽提器的管)。因此，期望提供一种特别是在高温下暴露于包含氨基甲酸盐的流体时，诸如在汽提器管中，具有改善的被动腐蚀速率的耐腐蚀材料，由此延长汽提器管的寿命并且同时具有足够好的汽提器材料结构稳定性，以及更具体地在将热交换器管连接到管片材上的焊缝的热影响区中具有结构稳定性。
技术实现思路
为了解决前述需求中的一个或多个，一方面，本公开提供了一种双相不锈钢，其以重量％(wt％)计包含：余量为Fe和不可避免地存在的杂质；且其中Mo+W的含量大于3.0但小于4.0。在本公开中，术语“氨基甲酸盐”和“氨基甲酸铵”可互换使用。氨基甲酸铵优选作为氨基甲酸盐。另外，本公开涉及双相不锈钢在氨基甲酸盐环境中的用途，该双相不锈钢以重量％(wt％)计包含：余量为Fe和不可避免地存在的杂质；且其中Mo+W的含量大于3.0但小于4.0。此外，本公开涉及上文或下文定义的双相不锈钢的成型物，并涉及如上文或下文所定义的不锈钢在用于生产尿素的装置中的用途。本公开还涉及一种生产尿素的方法，其中设备的至少一个部件由如上文或下文所定义的双相不锈钢制成，以及一种用于生产尿素的装置，其包括一个或多个包含如上文或下文所定义的双相不锈钢的部件。此外，本公开还提供了通过使用如上文或下文所定义的双相不锈钢改进用于生产尿素的现有装置的方法和降低尿素装置的被动腐蚀速率的方法。具体实施方式本公开涉及一种双相不锈钢，其以重量％(wt％)计包含：余量为Fe和不可避免地存在的杂质；且其中Mo+W的含量大于3.0但小于4.0。因此，例如，本公开涉及一种双相不锈钢，其以重量％(wt％)计包含：余量为Fe和不可避免地存在的杂质；且其中Mo+W的含量大于3.0但小于4.0。广义而言，本公开基于如下颇有见地的见解：用如上文或下文所定义的双相不锈钢对于在高压和高温下暴露于氨基甲酸盐的那些区域获得甚至更好的耐腐蚀性。因此，所述双相不锈钢特别适用于在高温(大于约180℃)下暴露于浓氨基甲酸铵的制造部件，例如热交换器管的部件和/或，或例如在汽提器中的管。尽管如WO95/00674中所述的超级双相不锈钢在氨基甲酸盐溶液(即使在零氧气下)中直至超过180℃的温度都具有优异的耐腐蚀性，但是特别是在高于约180℃(在汽提器管中普遍存在)的温度下，双相不锈钢的被动腐蚀速率留下了改善的空间。如上文或下文定义的双相不锈钢在这些极端温度下显示出低得多的被动腐蚀速率。双相不锈钢的优点之一是其提供了汽提器，特别是热交换管的改善的寿命预期。本公开还涉及如上文或下文定义的双相不锈钢在氨基甲酸盐环境如氨基甲酸铵环境中的用途，其中该双相不锈钢以重量％(wt％)计包含：余量为Fe和不可避免地存在的杂质；且其中Mo+W的含量大于3.0但小于4.0。因此，例如，本公开涉及如上文或下文所定义的双相不锈钢在氨基甲酸盐环境如氨基甲酸铵环境中的用途，其中该双相不锈钢以重量％(wt％)计包含：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双相不锈钢，其以重量％(wt％)计包含：C 最大0.030；Si 最大0.8；Mn 最大2.0；Cr 29.0至31.0；Ni 5.0至9.0；Mo 小于4.0；W 小于4.0；N 0.25～0.45；Cu 最大2.0；S 最大0.02；P 最大0.03；余量为Fe和不可避免地存在的杂质；且其中Mo+W的含量大于3.0但小于4.0。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.20 EP 15177437.91.一种双相不锈钢，其以重量％(wt％)计包含：C最大0.030；Si最大0.8；Mn最大2.0；Cr29.0至31.0；Ni5.0至9.0；Mo小于4.0；W小于4.0；N0.25～0.45；Cu最大2.0；S最大0.02；P最大0.03；余量为Fe和不可避免地存在的杂质；且其中Mo+W的含量大于3.0但小于4.0。2.根据权利要求1所述的双相不锈钢，其以重量％(wt％)计包含：C最大0.020；Si最大0.8；Mn最大2.0；Cr29.0至31.0；Ni5.0至...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·古尔伯格，克里斯蒂娜·哈拉德逊，安德斯·威尔逊，亚历山大·阿雷达·安东尼斯·谢尔德尔，柯克·欧格瓦·费伊，
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