CN104862598A

CN104862598A - 一种00Cr13Mo耐蚀铁素体不锈钢

Info

Publication number: CN104862598A
Application number: CN201510301026.4A
Authority: CN
Inventors: 杨钢; 赵吉庆; 张国信; 王立民; 包汉生; 刘正东; 何西扣; 唐广波; 李�权; 程杰峰
Original assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Current assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2015-08-26

Abstract

一种00Cr13Mo耐蚀铁素体不锈钢，属于不锈钢技术领域。化学成分按重量百分比为：C：0.010～0.025％，Si：0～0.6％，Mn：0～0.6％，P≤0.02％，S≤0.01％，Ni：0～0.15％，Cr：12.5％～13.6％，Mo：0.20％～0.50％，N：≤0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。优点在于，具有较低的成本，良好的耐中、高温硫腐蚀及耐点腐蚀性能，适用于制造炼油装置中高温、高硫腐蚀介质的热交换管材料。

Description

一种00Cr13Mo耐蚀铁素体不锈钢

技术领域

本发明属于铁素体不锈钢的技术领域，特别是提供了一种00Cr13Mo耐蚀铁素体不锈钢，适用于炼油装置中工作在高温、高硫腐蚀介质中的热交换管。

背景技术

在现有技术中，炼油装置中工作在含硫腐蚀介质的热交换管束材料主要采用AISI 304L奥氏体不锈钢(00Cr18Ni10)和0Cr13铁素体不锈钢。304L奥氏体不锈钢耐均匀腐蚀性能较好、成本较高，0Cr13铁素体不锈钢耐点蚀性能较好、成本较低。热交换管束材料的腐蚀形式主要是点蚀引起的穿孔，对于中低硫含量的原油(≤1％单质S)，在较低的设备运行温度下(≤250℃)，二种材料均表现出良好的耐蚀性，国外主要使用低成本的0Cr13铁素体不锈钢；由于常规的0Cr13铁素体不锈钢是马氏体+铁素体双相组织，我国生产该管材时的成材率较低，因此主要使用304L奥氏体不锈钢。

近几年来，随着国内成品油市场需求量的增加，我国炼油行业加工高硫原油(～3％单质S)的数量逐年递增。由于高硫原油的腐蚀性较强，且设备运行温度较高(～320℃)，因此加工高硫原油带来的设备腐蚀问题日趋严重，常规的304L奥氏体不锈钢和0Cr13铁素体不锈钢已不能满足高硫原油的加工要求，需要采用更高档的不锈钢材料(如AISI 316L奥氏体不锈钢)，但设备成本将显著增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过对0Cr13铁素体不锈钢添加少量Mo元素、并控制碳、铬等元素含量的成分范围得到铁素体单相组织并显著提高耐高硫点腐蚀性能，得到一种新型、低成本的00Cr13Mo耐蚀铁素体不锈钢，其化学成分重量百分数如下：

C：0.010～0.025％，Si:0～0.6％，Mn：0～0.6％，P≤0.02％、S≤0.01％，Ni：0～0.15％，Cr：12.5％～13.6％、Mo：0.20％～0.50％、N：≤0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。

根据上述目的本发明采用在0Cr13铁素体不锈钢的基础上，为提高耐点蚀性能，添加了0.20～0.50％Mo，为获得单相铁素体组织以及进一步提高耐蚀性能，将C含量控制在0.010～0.025％，并控制奥氏体形成元素Ni、N元含量尽量降低，控制Cr含量至中上限，实现了显著提高耐点蚀性能的目的，可用于炼油装置中的热交换管，在320℃下加工～3％单质S原油。

上述发明技术方案的工艺原理是利用原技术中的低成本和耐点蚀性能较好的铁素体组织，添加能提高耐点蚀性能的合金元素Mo；控制C、Ni和N含量，以获得铁素体+少量马氏体组织，通过再结晶退火使少量的马氏体分解成铁素体而获得单相铁素体组织，C含量不能再低，否则会出现脆化现象而无法使用，C、Ni、N含量不能太高，否则马氏体含量太多，无法发生马氏体的完全分解而形成单相铁素体导致耐蚀性能和加工性能下降；Cr含量不能太低，否则会降低耐蚀性和增加马氏体含量，Cr含量也不能太高，否则会出现脆化的现象而无法使用。

根据上述目的和原理本发明的技术方案为：在0Cr13不锈钢化学成分的基础上，添加0.20～0.50％Mo，控制C、Cr、Ni和N元素含量，新钢种通过再结晶退火工艺，获得单相铁素体组织，耐点蚀性能可以显著提高。

本发明与现有技术相比，仅添加了少量微合金化元素Mo，成本提高很少，但通过其他成分的优化设计以及后续的再结晶退火工艺获得的单相铁素体组织，耐点蚀性能显著增加，使用范围可以扩大到320℃、～3％单质S的原油加工中。优点在于，具有较低的成本，良好的耐中、高温硫腐蚀及耐点腐蚀性能，适用于制造炼油装置中高温、高硫腐蚀介质的热交换管材料。

附图说明

图1为现有技术钢种序号1#金相显微组织。

图2为现有技术钢种序号2#金相显微组织。

图3为本发明实施例序号3#金相显微组织。

图4为本发明实施例序号4#金相显微组织。

图5为本发明实施例序号5#金相显微组织。

图6为本发明实施例序号6#金相显微组织。

图7为现有技术钢种序号1#腐蚀形貌。

图8为现有技术钢种序号2#腐蚀形貌。

图9为本发明实施例序号3#腐蚀形貌。

图10为本发明实施例序号4#腐蚀形貌。

图11为本发明实施例序号5#腐蚀形貌。

图12为本发明实施例序号6#腐蚀形貌。

图13为304L奥氏体不锈钢腐蚀形貌。

具体实施方式

试验料选用在0Cr13铁素体不锈钢化学成分标准的基础上，添加0.20～0.50％Mo，优化了C、Cr、Ni、N等元素的含量，采用化学成分见表2，实验料除Mo外的其它成分均与现有技术相同。上述列表中序号3#～6#为本发明实施例，序号1#和2#为现有技术的钢种。序号1#为工业生产的0Cr13不锈钢的常用化学成分，序号2#的Cr含量较高、C含量较低，为具有较高耐蚀性能的化学成分。实施例与现有技术的室温力学性能对比表见表3，可以看出，序号2#出现了脆化现象，因此，C不易太低、Cr不宜太高；本发明实施例3#～6#的室温拉伸性能处于现有技术的钢种实施例序号1#和2#之间，冲击性能较高。

表2为本发明实施例用化学成分(Wt.％)

序号	C	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	Mo	N
										1#	0.030	0.25	0.59	0.008	0.010	13.30	0.49		0.0074
2#	0.010	0.03	0.20	0.005	0.009	13.50	0.020		0.0086
										3#	0.024	0.25	0.19	0.010	0.013	13.55	0.023	0.29	0.0160
4#	0.020	0.19	0.18	0.008	0.008	13.31	0.020	0.42	0.0071
										5#	0.014	0.25	0.19	0.009	0.011	13.01	0.021	0.51	0.0068
6#	0.016	0.21	0.42	0.004	0.004	12.51	0.11	0.39	0.0120

表3本发明实施例与现有技术的室温力学性能对比表

实施例与现有技术的金相显微组织对比见图1～图6，本发明的金相显微组织均为单相铁素体组织，现有技术的1#为铁素体+马氏体双相组织，现有技术的2#也为单相铁素体。

实施例与现有技术的耐点蚀性能对比见图7～图13。点腐蚀试验按ASTM G48A法进行，试验溶液为6％FeCl₃溶液(100g FeCl₃.6H₂O加900mL去离子水配制)，试样在50℃下浸泡24h，试样取出后，用软毛刷，在自来水下冲刷试样表面，观察试样表面点蚀坑的情况。

本发明实施例腐蚀后观察表面没有发现明显的点蚀坑，而现有技术的1#和2#均出现了较明显点蚀坑。图13为304L奥氏体不锈钢腐蚀形貌，也发生了明显的点蚀，且点蚀坑较深。可见，本发明与现有技术相比，耐点腐蚀性能得到了显著的改善。

Claims

1.一种00Cr13Mo耐蚀铁素体不锈钢，其特征在于，化学成分按重量百分比为：C：0.010～0.025％，Si：0～0.6％，Mn：0～0.6％，P≤0.02％，S≤0.01％，Ni：0～0.15％，Cr：12.5％～13.6％，Mo：0.20％～0.50％，N：≤0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。