CN1341480A - 一种耐硫化氢腐蚀的稀土合金钢塔式容器 - Google Patents
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Abstract
本发明一种耐硫化氢腐蚀的稀土钢塔式容器,主要技术特征为塔式容器的筒体(1)、人孔(2)、封头(3)、接管(7)、接管法兰(8)以及塔内构件等均用耐H2S腐蚀性能良好的07～09Cr2AlMoRE钢制造。与不锈钢及不锈钢复合板相比,具有价格低廉、耐H2S应力腐蚀性能优越的特点。可广泛应用于石油化工装置硫化氢腐蚀环境下的塔式容器。
Description
本发明涉及石油化工领域的常减压系统、催化解析系统、污水汽提系统、芳烃抽提系统以及溶剂再生系统中的塔式容器。
由于国内石油成品的需求大量增加，我国境内的石油开采量难以满足市场日益增长的需要，不得不从国外进口大量中东高硫原油以满足市场需求。而高硫原油的炼制加剧了油品中硫的分解对设备的腐蚀，硫经分解后所产生的硫化氢对设备构成均匀腐蚀和应力腐蚀的双重危害。在现有的石化炼油系统中，一般塔设备选材设计时，所选用的材质大量地应用了不锈钢复合钢板。普通碳钢在硫化氢腐蚀环境中又不耐硫化氢均匀腐蚀，腐蚀速率极大，而普通18-8不锈钢又不能解决应力腐蚀问题且价格较高。选用复合板具有如下缺点：其一，复合钢板在压制封头时，其复合层容易脱离；其次，复合层的基层16MnR或20R与复合层18-8、0Cr13Al等不锈钢的热膨胀系数不同，也将在热疲劳运行后出现复合层脱离的现象；其三，复合板的塔式容器在壳体和接管用材上难以达到用材统一，且焊接困难；其四，如果用抗硫化氢性能良好的0Cr13Al做复合层，但无法选用与之相匹配的焊接材料，只能用奥氏体不锈钢焊条，而奥氏体焊条是不耐硫化氢应力腐蚀的。目前，国内尚无既耐硫化氢应力腐蚀，又耐硫化氢均匀腐蚀的塔器壳体用钢。
本发明的目的是用一种耐硫化氢应力腐蚀的低合金钢07～09Cr2AlMoRE的材料制造塔式容器，以解决硫化氢的应力腐蚀和均匀腐蚀危害。
本人曾于2001年4月30日申报了“耐硫化氢腐蚀的低合金稀土钢”专利，其用该专利技术中09Cr2AlMoRE的管材和锻件制造的石化换热器产品已得到工业应用，实践证明其抗硫化氢腐蚀性能良好，且09Cr2AlMoRE无缝钢管和锻件2001年5月9日已得到全国压力容器标准化委员会评审鉴定。09Cr2AlMoRE钢的耐硫化氢恒载荷应力腐蚀性能为σth＝0.75σs，远远超过了美国腐蚀工程师协会NACE TM 0177-96规定的σth≥0.45σs标准要求，抗H2S应力腐蚀性能良好。
09Cr2AlMoRE的耐硫化氢均匀腐蚀性能对比试验数据如下：
H2S介质模拟工况的腐蚀试验对比(浸泡时间144h)
| 催化系统塔顶油气H2S：979ppm温度：100℃ | 09Cr2AlMoRE | 12Cr2AlMoV | 08Cr2AlMo | 10#钢 |
| 腐蚀速率：V10-2mg/cm2h | 1.58 | 2.28 | 2.42 | 9.28 |
表中的试验数据表明，稀土合金钢09Cr2AlMoRE的抗均匀腐蚀能力，在不同介质环境中亦明显优于不含稀土的12Cr2AlMoV和08Cr2AlMo钢，比10″钢的耐腐蚀性能提高近6倍。试验方法采用GB10124-84《金属材料试验室均匀腐蚀全浸试验方法)》。
根据本人2001年已申报的“耐硫化氢腐蚀的低合金稀土钢”专利技术内容，所生产的钢板依据其含碳C量的高低，可以将其规定为07Cr2AlMoRE(C≤0.09％)、08Cr2AlMoRE(C≤0.10％)和09Cr2AlMoRE(C≤0.12％)，简称为07～09Cr2AlMoRE。钢中碳含量越低，材料的焊接性能和耐腐蚀性能就越好。07～09Cr2AlMoRE的化学成分(熔炼成分分析)如下：
C≤0.12％，Si：0.20～0.65％，Mn：0.30～0.90％，Cr：1.80～2.50％、Al：0.30～0.80％、Mo：0.30～0.60％，RE：0.005～0.30％，S≤0.015％，P≤0.025％，余量为Fe。
本发明是通过如下方案实施的：
1.用07～09Cr2AlMoRE板材制造塔式容器的壳体1、人孔2、封头3、分布器4、格栅板5、塔盘6；
2.用07～09Cr2AlMoRE管材制造塔器的接管7；
3.用07～09Cr2AlMoRE锻件制造塔器的接管法兰8。
07～09Cr2AlMoRE塔式容器在制造时所用的焊接材料应该用化学成分与之相匹配的焊条和焊丝，钢材焊缝熔敷金属的化学成分应符合钢材基体的化学成分要求。焊前采用200℃-250℃预热，焊后进行650℃-750℃消除应力热处理。
下面根据图示作进一步说明：
图中：件1为壳体，件2为人孔，件3为封头，件4为分布器，件5为格栅板，件6为塔盘，件7为接管，件8为接管法兰。
本发明所用的07～09Cr2AlMoRE板材本人已与钢厂合作进入技术开发阶段。目前，07～09Cr2AlMoRE板材、管材和锻件都能提供配套用材，实施起来并不困难。07～09Cr2AlMoRE板材、管材和锻件的价格都比不锈钢价格低，而且其抗硫化氢腐蚀性能远比不锈钢优越，具有很好的价格性能比。制造方式也与普通压力容器一样，加工制造时无须增加特殊设备即可生产。本发明可广泛应用于石油化工装置中耐硫化氢腐蚀的塔式容器。
Claims (3)
1.一种耐硫化氢腐蚀的稀土钢塔式容器，它由筒体(1)、人孔(2)、封头(3)、接管(7)、接管法兰(8)、以及塔内构件所构成，其特征在于：其所述的筒体(1)、人孔(2)、封头(3)、分布器(4)、格栅板(5)、塔盘(6)用07～09Cr2AlMoRE钢板材制造；接管(7)用07～09Cr2AlMoRE无缝钢管制造；接管法兰(8)用07～09Cr2AlMoRE钢锻件制造。
2.如权利要求书1所述的耐硫化氢腐蚀的稀土钢塔式容器，其特征在于：其所述的焊接材料与基体的熔敷金属的化学成分应符合07～09Cr2AlMoRE的成分范围，焊前采用200℃～250℃预热，焊后进行650℃～750℃消除应力热处理。
3.如权利要求书1和2所述的耐硫化氢腐蚀的稀土钢塔式容器，其特征在于：其所述07～09Cr2AlMoRE钢及焊缝金属化学成分分析为：
C≤0.12％，Si：0.20～0.65％，Mn：0.30～0.90％，Cr：1.80～2.50％，Al：0.30～0.80％，Mo：0.30～0.60％，RE：0.005～0.30％，S≤0.015％，P≤0.025％，余量为Fe。
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