在二氯乙烷(EDC)/氯乙烯單體(VCM)等裝置中,多數設備為碳鋼制作,但它們接觸的大多是含氯介質(zhì),且工藝主氣流中常常會(huì )帶有微量氯和HCl以及一定量的水。因此,一旦操作有波動(dòng),特別是開(kāi)停車(chē)溫度低于氣流的露點(diǎn)時(shí),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(wù)繁重,這給連續生產(chǎn)和整個(gè)工廠(chǎng)的經(jīng)濟效益帶來(lái)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(zhì)為液相的Cl2、C2Cl4、CCl4和HCl工作溫度為進(jìn)口40℃，出口21℃。設計時(shí)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(kāi)車(chē)投入使用,到1993年4月發(fā)現泄漏,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不同程度的凹坑腐蝕。循環(huán)蒸發(fā)器管程介質(zhì)為氣液相的C2Cl4、CCl4,工作溫度為192e。設計時(shí)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(kāi)車(chē)投入使用,到1994年2月發(fā)現泄漏,泄漏部位發(fā)生在管程物料進(jìn)口側的管子與管板連接處,該側管箱殼體內表面也出現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(chē),減少不必要的維修和停車(chē)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(zhì)設備最適宜的選材,綜合技術(shù)經(jīng)濟指標較好。實(shí)踐也肯定了它們在強酸性含氯化物介質(zhì)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(kāi)裂能力,且耐點(diǎn)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,導熱系數大,而線(xiàn)脹系數大致與碳鋼相同,使這類(lèi)鋼隨溫度的變化而引起的應力比較小。

  4、韌性?xún)?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(jià)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%,因而兼備了鐵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(kāi)裂性能,同時(shí)也顯著(zhù)地提高了雙相不銹鋼的力學(xué)性能。

 根據耐氯化物應力腐蝕開(kāi)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(shí)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(dòng),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(yáng)極溶解,鉻含量大于25%可顯著(zhù)提高鋼的耐點(diǎn)腐蝕性能,但鉻含量過(guò)高會(huì )增大鋼的脆性?xún)A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(diǎn)腐蝕性能優(yōu)于316L奧氏體不銹鋼,同時(shí)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(xué)兩方面抑制應力腐蝕開(kāi)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(kāi)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(kāi)裂性能及良好的力學(xué)、工藝等綜合性能。為保證奧氏體組織占40%~50%,根據鎳、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(kāi)裂性能不利。雙相鋼中通過(guò)鉬與鉻復合來(lái)提高鋼的耐點(diǎn)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(guān)鍵,鉬含量高時(shí),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(guān)鍵元素,加入硅有助于鋼中化學(xué)成分的平衡,不但能提高鋼的耐氯化物應力腐蝕開(kāi)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(lái)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(diǎn)蝕性能,對雙相不銹鋼耐氯化物應力腐蝕開(kāi)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(kāi)裂性能的作用外,同時(shí)兼顧鋼的綜合力學(xué)和工藝性能,為此鉻含量控制為18%~25%,鎳含量控制為4%~7%。