耐海水腐蚀的铁素体不锈钢换热器制造技术

本发明专利技术一种耐海水腐蚀的铁素体不锈钢换热器，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０Ｃｒ１９Ｍｏ２ＴｉＲＥ管材制作。由于０Ｃｒ１９Ｍｏ２ＴｉＲＥ属纯铁素体不锈钢，与３１６Ｌ奥氏体不锈钢相比，成分设计中没有应力腐蚀敏感的合金元素，因而对应力腐蚀具有先天性的免疫能力，且耐全面腐蚀能力也相当优越，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、电力等行业的具有高浓度氯离子腐蚀的环境。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

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，许多沿海企业为了节省淡水资源，大多用海水作冷却水使用，而海水中含有大量的盐分以及其它微生物的腐蚀产物。在海水及其它氯离子腐蚀的环境中，管壳式换热器、冷凝器由于换热管管壁较薄(δ≤3.5mm)，普通碳钢管(如10号、20号)根本不具备耐腐蚀能力，一般只能用半年便腐蚀穿孔，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介质环境中使用。一些电力企业用铜管做换热器管束，虽然铜管具有良好的导热性能，但铜管在温度稍高时，易导致腐蚀脱锌。长期以来在以海水作冷却介质的腐蚀环境中，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。近来一些企业开始使用价格昂贵的双相不锈钢(SAF2205、SAF2507等)和钛材，但由于其价格昂贵难以得到普遍推广应用。本专利技术的目的是提供一种既耐氯化物的应力腐蚀，又具有很强的耐氯化物点蚀能力的高合金铁素体不锈钢管材，并用高合金铁素体不锈钢管材制造换热器。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，又具有很强的耐氯化物点蚀和缝隙腐蚀能力的高合金铁素体不锈钢管材，它的耐腐蚀性能高于常用的铁素体不锈钢1Cr17Mo2Ti，同时又具有良好的焊接性能。其化学成分(％)如下C≤0.08；Si≤0.60；Mn≤0.80；Cr16.0-32.0；Mo1.50-3.50；Ni≤0.25；Cu≤0.25；Ti5×C≤0.80；S≤0.030；P≤0.030；RE加入量≤0.20；余量为铁(Fe)。实施例1化学成分(％)如下C≤0.08；Si≤0.50；Mn≤0.60；Cr17.0-21.0；Mo1.50-3.50；Ni≤0.25；Cu≤0.25；Ti5×C≤0.80；S≤0.020；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0Cr19Mo2TiRE。0Cr19Mo2TiRE的管材主要用于温度小于80℃的海水换热器。实施例2化学成分(％)如下C≤0.08；Si≤0.50；Mn≤0.60；Cr28.0-32.0；Mo1.50-3.50；Ni≤0.25；Cu≤0.25；Ti5×C≤0.80；S≤0.020；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0Cr30Mo2TiRE。由于钢中Cr含量很高，其耐腐蚀性能大大优于0Cr19Mo2TiRE。0Cr30Mo2TiRE的管材主要用于温度大于80℃的海水换热器。a.由于钢中奥氏体形成元素Ni的含量极低，所以0Cr19Mo2TiRE和0Cr30Mo2TiRE属纯铁素体不锈钢，当钢中Cu+Ni≤0.50％时，退火态的0Cr19Mo2TiRE和0Cr30Mo2TiRE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必须满足5×C≤Ti≤0.80％。向钢中加入Ti，可使钢中含铬的碳化物、氮化物转而形成含钛的碳化物、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，稀土与硫(RE/S)在钢中残留成分的最佳比值关系应控制在2至6以内。根据本人已开发的09Cr2AlMoRE和12Cr2AlMoV的夹杂物对比分析，在放大1000倍的照片中，12Cr2AlMoV的夹杂物明显多于09Cr2AlMoRE，且09Cr2AlMoRE的夹杂物少而微小，09Cr2AlMoRE的夹杂物均≤5μm，而不含稀土12Cr2AlMoV的夹杂物均≥5μm.d.由于0Cr19Mo2TiRE的Cr和Mo与316L钢相当，其耐孔蚀性能优于304L.0Cr30Mo2TiRE由于RE合金化的作用，它的耐腐蚀性能优于双相钢0Cr25Ni5Mo3N.在某些介质中与纯镍相当。e.0Cr19Mo2TiRE、0Cr30Mo2TiRE钢可用电炉、平炉或炉外精炼进行冶炼。无缝钢管采用冷拔的方法制造。0Cr19Mo2TiRE、0Cr30Mo2TiRE钢均采用退火进行热处理。用0Cr19Mo2TiRE或0Cr30Mo2TiRE钢管材制造换热器和冷凝器的换热管(3-2)，以抵抗海水中氯化物和微生物的点蚀和坑蚀，以及氯化物的应力腐蚀。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，0Cr19Mo2TiRE的焊接材料应该用超低碳不锈钢焊丝H00Cr24Ni13Nb或H00Cr18Ni12Mo2；0Cr30Mo2TiRE的焊接材料应该用超低碳不锈钢H00Cr24Ni13Nb或超低碳双相钢且Cr≥25％的氩弧焊焊丝，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，仍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。本专利技术0Cr19Mo2TiRE换热器与316L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，由于钢中铬、钢含量较高，其抗全面腐蚀性能亦相当优越。0Cr19Mo2TiRE、0Cr30Mo2TiRE管材及设备的总造价低于316L奥氏体不锈钢，且能克服316L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、电力等行业温度小于80℃的海水冷却系统以及高浓度氯离子腐蚀的应用环境。权利要求1.一种耐海水腐蚀的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0Cr19Mo2TiRE管材制作。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0Cr19Mo2TiRE管材的化学成分为C≤0.08％；Si≤0.50％；Mn≤0.60％；Cr17.0-21.0％；Mo1.50-3.50％；Ni≤0.25％；Cu≤0.25％；Ti5×C≤0.80％；S≤0.020％；P≤0.030％；RE加入量≤0.20％；余量由铁(Fe)加以平衡。3.如权利要求书1所述耐海水腐蚀的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐海水腐蚀的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０Ｃｒ１９Ｍｏ２ＴｉＲＥ管材制作。

【技术特征摘要】

【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]