一种铁素体不锈钢换热器制造技术

本发明专利技术一种铁素体不锈钢换热器，其特征在于：用铁素体不锈钢ＲＴ３６０，即ＯＣｒ１３Ｔｉ（或Ｎｂ）ＲＥ的无缝钢管制造换热器管束的换热管３－２，焊接材料用超低碳奥氏体不锈钢焊丝３０８Ｌ（Ｈ００Ｃｒ２０Ｎｉ１０）或Ｈ００Ｃｒ１８Ｎｉ１２Ｍｏ２，氩弧焊焊接。与１８－８奥氏体不锈钢相比，由于成分设计中没有应力腐蚀敏感的合金元素，对应力腐蚀具有先天性的免疫能力，且具有一定的耐全面腐蚀能力，在有氯化物和硫化物的腐蚀环境中性能比１８－８优越，而价格低于１８－８，是一种物美价廉的钢种。本发明专利技术可广泛应用于石油、化工、电力等行业的腐蚀环境。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉石油、化工、电力等行业的耐腐蚀管壳式换热器、冷凝器。在石油、化工、电力等行业中，存在大量氯离子及硫化氢腐蚀的环境，管壳式换热器、冷凝器以及翅片管空冷器，由于换热管及翅片管基管壁厚较薄(δ≤3.5mm)，普通碳钢管(如10号、20号)根本不具备耐腐蚀能力，一般只能用几个月便腐蚀穿孔，而奥氏体不锈钢虽然有较好的耐坑蚀、点蚀和均匀腐蚀性能，但由于奥氏体不锈钢(18-8、304L、316、316L)耐应力腐蚀性能极差而限制了其在含氯离子和硫化氢介质环境中使用。如炼油装置中常顶冷凝器的HCl-H2S腐蚀介质中，一些企业选用了价格昂贵的双相不锈钢或钛管做换热器管束，但由于其价格昂贵难以得到普遍推广应用。长期以来在类似的腐蚀环境中，一直难以找到一种经济耐用的替代性材料，许多企业不得不用喷涂的形式予以应付，但碳钢喷涂的使用寿命也不会超过两年，因为碳钢喷涂在高温和流速的作用下容易脱落，仍然难以满足生产装置长周期运转的要求。原国家标准的0Cr13钢，其化学成分设计为70年代制定并沿用至今，Si和Mn的成分较高，具有一定的脆性危害，且对铁素体危害较大的Cu和Ni也没有进行最低要求的控制。虽然有板材在使用，但在拔管时会产生非常明显的脆性裂纹。此外，由于成分设计中没有稳定化元素Ti(或Nb)，材料在焊接时Cr从热影响区析出，会造成焊缝区的贫Cr，因此，易导致晶间腐蚀危害，进而易产生应力腐蚀倾向。本人曾于1999年申报了“一种耐硫化氢腐蚀的稀土钢换热器”，专利号99116658·2，由于所用的09Cr2AlMoRE稀土钢为低合金钢，金相组织性能为铁素体+珠光体。虽然耐硫化氢应力腐蚀性能很好，但其焊接性能较差，焊接时预热、后热以及焊后热处理相当麻烦。本专利技术的目的是为石油、化工、电力等行业提供一种既耐氯化物和硫化氢应力腐蚀，又有一定的耐均匀腐蚀能力的铁素体不锈钢管材，并用铁素体不锈钢管材制造换热器和空冷器，以及塔内构件和塔盘。本专利技术的目的是通过如下方案实施的首先，开发一种既耐氯化物的应力腐蚀，又具有较强的耐氯化物点蚀和缝隙腐蚀能力的铁素体不锈钢管材，它的耐腐蚀性能高于常用的铁素体不锈钢0Cr13，同时又具有良好的焊接性能。其化学成分(％)如下C≤0.06；Si≤0.60；Mn≤0.80；Cr11.0-15.0；Ni≤0.25；Cu≤0.25；Ti(或Nb)5×C≤0.80；S≤0.025；P≤0.030；RE加入量≤0.20；余量为铁(Fe)。根据钢中化学成分的配比确定其钢号为0Cr13TiRE或0Cr13NbRE。a.由于钢中奥氏体形成元素Ni的含量极低，所以0Cr13Ti(Nb)RE属纯铁素体不锈钢，当钢中Cu+Ni≤0.50％时，退火态的0Cr13Ti(Nb)RE不产生氯化物应力腐蚀破裂。b.为了防止晶间腐蚀，稳定化元素Ti(或Nb)必须满足5×C≤0.80％。向钢中加入Ti(或Nb)，可使钢中含铬的碳化物、氮化物转而形成含钛(或Nb)的碳化物、氮化物，对碳和氮起稳定化作用，并细化铁素体不锈钢的晶粒。c.在成分设计中加入稀土(RE)是本技术方案最显著的特点，稀土的加入在于控制钢中夹杂物的形态、大小和数量，到目前为止国内还没有在不锈钢中加入稀土的先例。由于稀土(RE)能与钢中的低熔点金属和非金属成分S、O、N、C、Si具有极大的亲和作用，能有效地控制钢中的夹杂物的形态和大小，纯净钢质，提高钢材的耐腐蚀能力和冲击韧性。同时，由于稀土能和钢中的C、N形成相应的化合物，在焊接时能有效地阻止热影响区Cr23C6和Cr2N在晶界析出，对提高铁素体不锈钢的耐晶间腐蚀能力是相当有益的。稀土脱硫和脱氧的能力与钙镁类似，且能有效地控制钢中氧和硫的夹杂物的形态、大小和数量。用0Cr13Ti(或Nb)RE钢管材制造换热器和冷凝器的换热管(3-2)，以抵抗介质中氯化物的点蚀和坑蚀，以及氯化物和硫化物的应力腐蚀。管板(3-1)可用普通16Mn锻或304L、316L不锈钢。为了防止在焊缝热影响区产生过多的碳化物Cr23C6和Cr2N，形成焊缝区的贫Cr，因此，0Cr13Ti(或Nb)RE的焊接材料应该用超低碳奥氏体不锈钢焊丝308L(H00Cr20Ni10)或H00Cr18Ni12Mo2，用氩弧焊焊接，不用预热和热处理，焊缝呈铁素体和奥氏体双相组织，具有相当好的耐腐蚀性能。下面结合图示作进一步说明附图说明图1为换热器，其中件1为封头，件2为管箱，件3-0为管束，件4为壳体。图2为管束3-0，其中3-1为管板，3-2为换热管，3-3为折流板。图中，3-1管板的材料为16Mn+0Cr13或304L，3-2换热管的材料为0Cr13Ti(或Nb)RE，3-3折流板材料为0Cr13或18-8。本专利技术0Cr13Ti(或Nb)RE换热器与18-8奥氏体不锈钢换热器相比，由于成分设计中没有对应力腐蚀敏感的合金元素，对应力腐蚀具有先天性的免役能力，因而具有相当好的耐应力腐蚀性能。同时，由于钢中高铬，其抗全面腐蚀性能也较为优越。0Cr13Ti(或Nb)RE换热器设备的总造价低于18-8奥氏体不锈钢，且能克服18-8奥氏体不锈钢所难以解决的应力腐蚀危害，具有非常广阔的市场前景。本专利技术可广泛应用于石油、化工、电力等行业。权利要求1.一种铁素体不锈钢换热器，它是由封头1，管箱2，管束3-0，壳体4所构成，其特征在于换热器管束所用的换热管3-2采用铁素体不锈钢0Cr13Ti(或Nb)RE无缝钢管制作。2.如权利要求书1所述耐海水腐蚀的铁素体不锈钢换热器，其特征在于铁素体不锈钢0Cr13Ti(或Nb)RE管材的化学成分(％)为C≤0.06；Si≤0.60；Mn≤0.80；Cr11.0-15.0；Ni≤0.25；Cu≤0.25；Ti(或Nb)5×C≤0.80；S≤0.025；P≤0.030；RE加入量≤0.20；余量为铁(Fe)。3.如权利要求书1所述的铁素体不锈钢换热器，其特征在于管板3-1的材料为16Mn+0Cr13或304L，换热管3-2的材料为0Cr13Ti(或Nb)RE，折流板3-3的材料为0Cr13或18-8，焊接材料用超低碳奥氏体不锈钢焊丝308L(H00Cr20Ni10)或H00Cr18Ni12Mo2，氩弧焊焊接。全文摘要本专利技术一种铁素体不锈钢换热器,其特征在于:用铁素体不锈钢RT360,即OCr13Ti(或Nb)RE的无缝钢管制造换热器管束的换热管3－2,焊接材料用超低碳奥氏体不锈钢焊丝308L(H00Cr20Ni10)或H00Cr18Ni12Mo2,氩弧焊焊接。与18－8奥氏体不锈钢相比,由于成分设计中没有应力腐蚀敏感的合金元素,对应力腐蚀具有先天性的免疫能力,且具有一定的耐全面腐蚀能力,在有氯化物和硫化物的腐蚀环境中性能比18－8优越,而价格低于18－8,是一种物美价廉的钢种。本专利技术可广泛应用于石油、化工、电力等行业的腐蚀环境。文档编号F28F21/08GK1367368SQ0113831公开日2002年9月4日 申请日期2001年12月18日 优先权日2001年12月18日专利技术者束润涛 申请人:束润涛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁素体不锈钢换热器，它是由封头１，管箱２，管束３－０，壳体４所构成，其特征在于：换热器管束所用的换热管３－２采用铁素体不锈钢ＯＣｒ１３Ｔｉ（或Ｎｂ）ＲＥ无缝钢管制作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：束润涛，
申请(专利权)人：束润涛，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]