硫酸XD系列特种合金材料介绍及与zecor等材料特性比较

硫酸工业用XD系列特种合金材料介绍及与zecor等材料特性比较
一.硫酸工业用系列金属合金材料
1.耐热钢
①XD-1奥氏体耐热钢
XD-1是以铬镍为基础，以钨和钼辅助合金化并配以高碳的奥氏体耐热钢。

碳化物是主要强化相。

温度＜700℃具有良好的热强性；温度＜800℃具有良好的抗氧化性。

820～850℃退火后的室温和高温力学性能如表1所示，表2是该钢的抗氧化性能。

表1. 退火后的XD-1耐热钢力学性能
温 度，℃ σb， Mpa σ0.2， Mpa δ， %
20 706 314 20
600 568 323 18
700 363 206 33
表2. XD-1耐热钢抗高温氧化性能
试验温度，℃ 800 850 900
氧 化 速 度
g/m2·h 0.2165 1.0535 2.2928 0.3688 0.7019 2.1957
尤其值得指出的是XD-1耐热钢尚具有一个独特的性能，即是在600～700℃温度范围内有强烈的时效倾向。

在这一温度范围内使用时合金强度和硬度非但不降低反而有所提高。

非常适於制造使用温度在700℃以下的阀门和坚固件，尤其是高温金属弹性硬密封蝶阀。

XD-1耐热钢是硫酸工业用610℃抗SO2腐蚀的高温金属硬密封蝶阀的阀板、阀座、阀杆及紧固螺栓的优良材料。

②XD-4奥氏体耐热钢
XD-4是以高铬镍为基础，同时以硅、氮和稀土等元素补充合金化的奥氏体耐热钢。

具有较高的高温强度和组织稳定性以及耐急冷急热性。

尤其是具有良好的高温抗氧化性、抗渗碳性和抗硫化腐蚀能力。

最高使用温度为1200℃。

在900～1200℃其主要性能超过传统的Cr25Ni20（Si）耐热钢。

XD-4耐热钢高温力学性能如表3。

表4是XD-4高温强度与4Cr25NI20耐热钢的比较。

图1是XD-4耐热钢在温度1200℃抗氧化性能及其与4Cr25Ni20Si2等耐热钢的比较。

表3. XD-4耐热钢高温力学性能
试验温度， ℃ σb， Mpa δ， % 500 559 30.4
600 516 28.8
700 432 20.2
800 326 12.2
900 220 13.0
1000 130 17.0
1100 65 37.0
1200 31 30.2
表4. XD-4高温强度与4Cr25Ni20耐热钢比较（σb，Mpa）
钢 种 900℃ 1000℃ 1100℃ 1200℃ XD-4 220 130 65 31
4Cr25Ni20 157 101 --- ---
图1.XD-4高温抗氧化性能与25-20耐热钢的比较
由表3、表4和图1可以看到，XD-4耐热钢具有比25-20传统耐热钢高的高温强度。

高温抗氧化性能尤其是1200℃抗氧化性能远远优於Cr24Ni7和传统耐热钢4Cr25Ni20Si2。

多年实践证明，宣达公司采用自行研发的XD-4耐热钢制造1200℃高温调控蝶阀的阀板、阀轴和紧固螺钉等耐热件效果良好十分成功。

XD-4耐热钢不仅仅可以用来制造高温调控蝶阀而且可以应用于其它高温环境，如煤化工用耐高温耐磨损闸阀等。

2.稀硫酸用不锈钢
①稀硫酸用XDS-5高钼含氮奥氏体不锈钢
稀硫酸用XDS-5是高铬镍为基础同时采用高钼以及铜和氮合金化的奥氏体不锈钢。

具有优良的力学性能、焊接和成型性能。

在稀硫酸中耐腐蚀性能优良，尤其是在含氯、氟离子的稀硫酸中耐腐蚀性能优於稀硫酸用经典高合金不锈钢904L。

表5、表6和表7分别是该不锈钢的力学性能、在含氯离子的稀硫酸中和在含（氯离子+氟离子）的稀硫酸中的耐腐蚀性能（腐蚀速度）。

表5. XDS-5的力学性能
试 样 取样方向 σb Mpa σ0.2 Mpa δ % 3-1 横向 730 405 55.0 3-2 横向 695 380 51.0 3-3 横向 715 400 49.0
3-4 横向 670 — 49.0 4-1 纵向 705 400 39.0 4-2 纵向 735 400 4305 4-3 纵向 720 385 42.5 4-4 纵向 755 415 40.0 ※ 1.0mm厚XDS-5冷轧薄板，1150℃×20M. 固溶。

表6. XDS-5冷轧薄板在含氯离子稀硫酸中腐蚀速度，mm/a
氯离子 wt%
硫酸浓度，wt%
10 15 20 30 50
0 0.00202 0.00464 0.00723 0.01705 0.01214
0.2 0.01356 0.04545 0.05834 0.05375 0.03643
0.5 0.03553 0.05380 0.07105 0.06710 0.03732
1.0 0.05250 0.05595 0.08851 0.07652 0.05702
表7. XDS-5在含（氯+氟）离子稀硫酸中腐蚀速度，mm/a
Wt%H2SO4 10 15 20 30 50 1.0%Fˉ 0.0376 0.0465 0.0323 0.0323 0.0283 1.0%Fˉ+0.5%Clˉ — 0.0693 — 0.0361 —
宣达特种金属材料研发中心已成功地研发出0.6×800×1800mm的XDS-5冷轧薄板并可批量生产。

稀硫酸板式换热器正在试制中。

不用多久我们国家自主研发的稀硫酸用板式换热器将投放市场，从而打破国外垄断中国稀硫酸板式换热器市场的局面。

XDS-5不锈钢除了制造稀硫酸板式换热器外，尚可制造稀硫酸用塔釜容器等设备。

也可以制造稀硫酸用泵和阀以及文氏管、文氏管喷头、膨胀节等零件。

②稀硫酸用XDS-6高钼含氮超级奥氏体不锈钢
XDS-6是比XDS-5合金化更高的高钼含氮超级奥氏体不锈钢。

具有优良的力学性能。

在稀硫酸中具有比XDS-5更高的耐腐蚀性能。

力学性能如表8耐腐蚀性能如表9。

表8. XDS-6超级奥氏体不锈钢的力学性能
温度，℃ σb，Mpa σ0.2，Mpa δ， %
20 650 276 40
200 580 180 50
400 500 150 50
550 450 125 50
表9. XDS-6不锈钢在稀硫酸中的腐蚀速度，mm/a
浓度，wt% 20 40 60 80
温度 60℃ 926 ＜0.0025 ＜0.0038 ＜0.0063 ＜0.0125 XDS-6 ＜0.0025 ＜0.0025 ＜0.0025 ＜0.0500 C-276 ＜0.0025 ＜0.0380 ＜0.0380 ＜0.0250
温度 926 ＜0.0500 ＜0.0125 ＜0.0250 ＝4.0000 XDS-6 ＜0.0025 ＜0.0500 ＜0.0125 ＜0.0250
80℃ C-276 ＝0.1000 ＝0.0800 ＝0.0880 ＝0.3750
温度 100℃ 926 ＝3.2500 ＝3.1000 ＝1.1750 ＞12.5000 XDS-6 ＜0.0025 ＜0.0500 ＜0.0125 ＜0.0230 C-276 ＝0.1750 ＝0.2500 ＝0.2750 ＝6.0000
表9中的926合金相当於经典稀硫酸用高合金不锈钢904L钼含量提高至＞6%Mo再加入合金元素氮的特殊不锈钢。

C-276则是非常有名的化工设备广泛应用的镍基耐蚀合金Hastelloy C-276。

由表9中实验数据可以看到，在稀硫酸中XDS-6耐腐蚀性能不仅高於926不锈钢而且高於著名的镍基耐蚀合金C-276。

XDS-6超级奥氏体不锈钢含有高的铬钼和氮，比XDS-5具有更高的抗点蚀、抗缝隙腐蚀和抗氟氯离子腐蚀能力。

主要用途举例如下：
A ）硫酸生产净化工段的塔器、槽罐、泵阀、文氏管和文氏管喷头等耐稀硫酸尤其是含氟氯离子稀硫酸设备和零部件。

B ）废硫酸回收（如钛白粉生产废酸）耐高温稀硫酸的塔器、槽罐、管线和泵阀。

C ）粘胶纤维等耐稀硫酸化纤生产设备。

D ）铜、锌电解与浸出等耐稀硫酸有色冶金设备。

E ）火电厂烟气脱硫系统（FGD）旁路烟道、出口挡板、烟囱等耐稀硫酸和氟氯离子腐蚀设备。

F ）湿法磷酸生产设备，如浓缩设备和接触含氟、氯离子磷酸的热交换器等。

3.高温浓硫酸用不锈钢
①XDS高硅奥氏体不锈钢
高硅不锈钢主要用于硫酸工业干吸工段制造干燥塔、吸收塔、循环槽、过滤器和塔内设备分酸器、填料支撑篦子板等。

高硅不锈钢的研究早期主要针对强氧化性的硝酸和硝酸盐。

据有关资料报导，最早推出高温浓硫酸用高硅不锈钢的是加拿大的Chemetics公司，牌号是Saramet，并开始制造硫酸设备。

20世纪80年代，瑞典Sandvik公司研究开发了SX高硅不锈钢并在硫酸工业中大力推广应用，制造干吸塔、酸冷器、循环槽和管线等硫酸生产设备十分成功。

SX不锈钢也被誉为划时代的不锈钢。

90年代中期德国的Krupp公司报导了高硅不锈钢700Si并研究了在高温浓硫酸中的耐腐蚀性能。

推荐用来制造高温浓硫酸板式换热器和其它设备。

2000年美国Monsanto公司在中国硫酸工业技术交流年会上，推出高硅不锈钢ZeCor取代从前使用的XS，在硫酸工业中应用效果良好。

我国高温浓硫酸用高硅不锈钢的研究开始於20世纪80年代末和90年代初。

随着科学技术和市场需求的发展以及高硅不锈钢化学成份的调整与改进，本世纪初陆续开发出DS和XDS高硅不锈钢板、带、棒、丝和管材。

综合性能指标均达到国际先进水平。

已经成功地用来制造硫酸工业的干燥塔、吸收塔、93%硫酸脱吸塔、管式分酸器、槽管式分酸器、塔内填料支撑篦子板、循环酸槽、储酸罐、管线和阀门等硫酸生产设备。

XDS-1改性高硅奥氏体不锈钢具有优良的综合性能。

厚度3.0mm热轧板材的力学性能及其与国外知名高硅不锈钢比较如表10，耐腐蚀性能如表11。

表12、13和14则列出了国外知名品牌高温浓硫酸用高硅不锈钢耐腐蚀性能以作比较。

表10. XDS-1热轧板材（3.0mm）力学性能
合金牌号 σb，Mpa σ0.2，Mpa δ， %
XDS-1热轧板，平行轧向 746.39 337.00 59.00
XDS-1热轧板，垂直轧向 757.07 333.50 55.90
DS-1，3.0mm热轧板材 同XDS-1
700Si，＜20mm热轧板材 540.00 240.00 50.00 Sandvik-SX 490.00-800.00＞220.00 ＞45.00 ZeCor，ASTM A240规范 ≥538.00 ≥255.00 ≥30.00 ZeCor，典型数据 800.00 379.00 53.00
表11. XDS-1高硅不锈钢板材（3.0mm）腐蚀速度，mm/a
试验温度，℃ 试验时间，h· 93%H2SO498%H2SO4
60 168 0.00083 0.00035
80 240 0.00105 0.00052
100 72 0.00450 0.00200
120 73 0.00873 0.00228
150 74 0.02600 0.00250
200 100 0.63600 0.06300
表12. SX（瑞典）在高温浓硫酸中的腐蚀速度，mm/a
温度，℃ 110 100 100 110 110 130 150
浓度,wt% 95 96 96 98 98+SO2 98 98
腐蚀速度 0.10 0.06① 0.05② 0.00 0.02 0.01 0.08 ① 铸态；②焊缝。

表13. ZeCor（美国）在高温浓硫酸中的腐蚀速度，mm/a
温度,℃ 60 60 71 105 115 115 143 200 浓度,wt% 93 95 96 98.5 99 96 96 98
腐蚀速度 0.025 0.020 0.005 0.0120.051 0.028 0.238 0.795
表14. 700Si（德国）在高温浓硫酸中的腐蚀速度，mm/a
浓度,wt% 100℃ 125℃ 150℃ 175℃ 200℃
92.0 0.006 0.850 2.450 3.180 -----
96.0 ----- 0.003 0.210 1.000 1.020
98.5 ----- ----- 0.005 0.023 0.150
比较表11、12、13和14中所列数据可以看到XDS-1高硅奥氏体不锈钢在高温浓硫酸中的耐腐蚀性能达到有些指标甚至超过国外知名高硅不锈钢的水平。

②XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢
金属镍是决定不锈钢价格的最主要元素，尤其是含高镍的奥氏体不锈钢。

腐蚀试验、腐蚀电化学研究和现场应用表明，在硫酸和磷酸等强腐蚀性无机酸中，就铬镍两种合金元素而言，对合金耐腐蚀性能起主要决定性作用的是铬。

镍虽然是化学活性上较稳定的合金元素，而且采用Cr-Ni和Mo-Ni复合合金化可提高不锈钢的耐腐蚀性能，但就总体而言镍不是决定性的合金元素。

镍的更主要作用是形成奥氏体改善力学、成形和焊接等性能。

在当今镍价居高上涨的情况下，研究开发节镍的双相不锈钢和无镍或含极少量镍的铁素体不锈钢，不仅具有可能性而且具有现实性，经济意义十分明显。

原子体积小的间隙元素（主要是碳和氮）对高铬铁素体不锈钢的力学性能和焊接成形性能影响很大。

所以合金设计时，铁素体不锈钢应该是超纯的起码是超低碳的。

合金设计时需要考虑的另一个问题是铁素体不锈钢在铸造和热加工过程中控制不当晶粒容易长大而变脆。

所以除了严格控制热加工工艺外，从合金化的角度出发采用适量的稀土元素以及铌（Nb）和钛（Ti）补充合金化，细化晶粒阻止晶粒长大以改善铁素体不锈钢的脆性。

XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢碳＜0.03%C，铬≌28～30%Cr。

再采用少量钼（Mo）、铜（Cu）、稀土（RE）、铌（Nb）和钛（Ti）等元素补充合金化。

在98%H2SO4高温浓硫酸中腐蚀速度与温度的关系如图2所示。

由图2可见，XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢在温度低於110℃的98%H2SO4中，腐蚀速度＜0.025mm/a，属于耐腐蚀级别。

图2. 高铬铁素体不锈钢在高温浓硫酸中腐蚀速度与温度关系
超低碳高铬铁素体不锈钢在高温浓硫酸中具有优良的耐腐蚀性能，又可节省大量的贵重金属镍。

是高温浓硫酸很有应用前景的物美价廉的新型金属材料。

二.几种硫酸用泵选材特点
1. XDB高温浓硫酸液下循环泵
高温浓硫酸循环泵是用以循环和浓缩干燥塔和吸收塔的循环酸。

是干吸工段重要设备之一。

20世纪70年代，美国路易斯公司推出路易斯高温浓硫酸泵，从而高温浓硫酸泵迈上了一个新台阶。

美国路易斯泵过流部件的选材主要有四种。

泵体、泵盖、套管、弯管、吸入管和出液管均采用金相组织具有共晶和大片状石墨的合金铸铁。

泵轴采用高合金奥氏体不锈钢20-Cb3外包四氟。

叶轮则采用Lewmet 55。

轴套和衬套采用可硬化的Lewmet 33。

20世纪80年代末和90年代初，我国开始研发高温浓硫酸循环泵。

笔者认为在过流部件选材上比美国路易斯泵前进了一大步。

泵体、泵盖、套管、弯管、吸入管和出液管则采用
合金球墨铸铁。

泵轴则是球墨铸铁外包四氟。

叶轮和轴套衬套仍仿制Lewmet和硬化Lewmet 合金。

使用实践证明效果良好，基本达到美国路易斯泵的水平。

宣达公司从1996年开始研发新的高温浓硫酸泵。

XDB高温浓硫酸液下泵在设计结构和过流部件选材上都有创新。

首先，在设计结构上根据新的三支点理论，充分利用三支点的高强度和高稳定性的特点，设计了新型结构的三支点泵。

泵轴设计成短轴更进一步增加了泵的稳定性。

上述结构的高温浓硫酸泵被评为国家级新产品。

为使XDB高温浓硫酸液下泵过流部件选材上更具先进性，根据高温浓硫酸的腐蚀特点，研发了一系列新型材料。

采用研发的在高温浓硫酸中耐蚀性能良好的钼-铜合金球铁（XDB-2）制造泵体、泵盖、套管、弯管、吸入管和出液管。

泵轴采用研发的强度和耐蚀性能更高的镍-铬-钼-铜合金球铁（XDB-3）。

该合金经正火+回火处理后力学性能可达到QT700-2的水平。

XDB-3是复杂合金化球墨铸铁，在高温浓硫酸中具有优良的耐腐蚀性能，不包四氟可直接使用。

从而取消了泵轴包四氟的传统作法。

XDB高温浓硫酸泵叶轮采用研发的一种特殊的双相不锈钢XDB-1。

经特殊热处理后耐冲刷/磨损性能可进一步提高。

XDB-1采用高铬和钼铜氮合金化从而保证了合金在93~100%H2SO4中的耐腐蚀性能。

轴套和衬套采用两种形式。

第一种是XDB-6镍铬铁钼合金。

该合金在高温浓硫酸中耐腐蚀性能优良。

经特殊时效硬化处理后HRC可达50或更高。

宣达XDB高温浓硫酸液下泵轴套和衬套硬度HRC46~50，两者组成优良的耐腐蚀/磨损磨擦付。

第二种是宣达自主研发的自润滑合金。

具有优良的自润滑性能，保证运行过程中不咬合不抱轴。

多年现场使用实践证明，XDB高温浓硫酸液下泵性能优良，运行可靠，维修方便，寿命长久。

宣达公司可生产流量Q=17~1400m3/h，扬程H=17~50m一系列高温浓硫酸液下泵，规格品种齐全。

在＜150℃的93~100%H2SO4高温浓硫酸中运行可靠。

2. XDBY发烟硫酸液下泵
XDBY发烟硫酸液下泵设计先进结构新颖。

尤其是密封设计采用无逸出无泄漏结构，可保证泵运行过程中不产生SO3等烟气外泻。

从而即保证了生产安全又减少了环境污染。

XDBY发烟硫酸液下泵不仅结构先进，选材也高档合理。

泵体、泵盖、套管、弯管、吸入管和出液管以及叶轮采用XDS-8高合金奥氏体不锈钢或者XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢铸造。

泵轴采用高合金奥氏体不锈钢XDS-8锻造以保证强度、刚度和耐腐蚀性能。

轴套和衬套选用可时效硬化的镍铬铁钼合金。

时效处理后硬度可达HRC50左右，保证轴套和衬套在腐蚀和磨擦磨损工况下工作。

采用上面选材后泵过流部件即耐98%以上的高温浓硫酸也耐发烟硫酸。

可在98%以上高温浓硫酸和发烟硫酸频繁交替变化的介质中长期安全可靠的运行。

宣达生产的XDBY发烟硫酸液下泵流量Q=17~1400m3/h，扬程H=17~50m。

规格品种齐全。

是输送200℃以下硫酸浓度98%H2SO4~107%H2SO4介质的最佳设备。

3. 低温回收（DWHS）专用XDBG高温浓硫酸泵
硫酸厂低温回收是指回收SO3吸收反应所释放的热量。

这部份热量如能有效地回收，硫酸厂热量回收就可达到95%左右，将带来很大的经济效益。

为了使热能转化成动能，必须使蒸气过热产生压力，才能推动机械作功。

为此就要相应地提高吸收塔反应温度。

比如吸收塔内SO3吸收反应酸温达到200℃，可使蒸发器（锅炉）中的蒸气过热至185℃，从而可产生1.0Mpa的压力才能推动机械而作功。

为此必须解决在200℃高温浓硫酸中金属材料及其腐蚀问题。

只有这样才能制造低温回收设备也才能进行低温回收。

低温回收专用高温浓硫酸循环泵是低温回收系统重要组成部份。

它的功用首先是把温度200℃左右、浓度＞98%H2SO4的浓硫酸输送到蒸发器（锅炉），加热水和蒸汽使之过热产生能量。

另一方面是保证低温回收系统的热酸循环，不间断的产生过热蒸汽而作功。

为了解决
低温回收专用泵问题，我们首先还是从解决材料入手。

从硫酸腐蚀特点和耐蚀合金合金化原理出发，先后研发出高合金奥氏体不锈钢XDS-8和超低碳高铬铁素体不锈钢XDS-10。

这两种不锈钢在200℃98%H2SO4高温浓硫酸中腐蚀速度为0.05mm/a左右。

采用XDS-8和XDS-10铸件制造泵体、泵盖、套管、弯管、吸入管和出液管。

泵叶轮是泵的关键零件，受腐蚀和冲刷工况条件十分苛刻。

所以在合金化时在XDS-8的基础上进一步提高铬和镍含量，同时采用适量的钼铜和氮补充合金化，提高了合金强度和耐腐蚀性能。

从而研发出XDS-9超级奥氏体不锈钢，拉伸强度σb≥720 Mpa，屈服强度σ0.2≥380 Mpa，延伸率δ≥40%，硬度HB ≤240，具有优良的力学性能。

在温度200℃浓度98%H2SO4高温浓硫酸中腐蚀速度≤0.04mm/a，耐腐蚀性能优良。

所以选择XDS-9作为耐腐蚀和冲刷磨损的叶轮材料。

轴套和衬套选择耐腐蚀-磨损的镍铬铁钼合金，时效硬度HRC可达50左右。

下面讨论XDBG高温浓硫酸泵泵轴的选材。

众所周知，泵轴是液下泵的受力部件。

要求泵轴要耐腐蚀同时需要具有足够的强度和刚性。

为此泵轴选择XDS-8高合金奥氏体不锈钢锻造成型，充分发挥奥氏体不锈钢加工硬化的特点，使泵轴不仅具有很高的耐蚀性而且具有很高的强度和刚性。

采用上面合理选材和先进结构设计后，低温回收XDBG高温浓硫酸液下泵可保证安全可靠的运行。

浙江上虞忠盛公司35万吨硫酸工程的低温回收系统（DWHS）采用宣达公司自主研发的XDBG高温浓硫酸液下泵（流量Q = 600m3，扬程H = 30m）已经安全平稳运行近一年时间。

从而打破了国外垄断必需依赖进口的局面，增长了中国人独立自主自力更生的志气。

4. 钛白粉生产废酸回收循环浓缩泵
钛白粉是重要工业原料。

广泛地应用于涂料、塑料、造纸、印刷、化纤、橡胶、医药、食品和化妆品等许多工业部门。

我国钛白粉生产仍以硫酸法占多数，产生的废酸无法再利用。

通常采用排放或石灰中和处理，污染环境浪费资源。

废酸回收再利用具有很大的社会和经济意义。

从而达到节能减排，变废为宝，保护环境的目的。

硫酸法钛白粉生产废酸回收一般采用三段循环浓缩工艺流程（如山东东佳集团）。

Ⅰ段：＜80℃，20%H2SO4，无固相沉淀。

Ⅱ段：＜80℃，40%H2SO4，20%（酸泥 + 硫酸亚铁晶体）固相沉淀。

Ⅲ段：≤120℃，68%H2SO4，50%（酸泥 + 硫酸亚铁晶体）固相沉淀。

Ⅰ段浓缩，＜80℃20%硫酸，材料问题比较容易解决。

关键是Ⅱ段和Ⅲ段浓缩，出现了酸泥和硫酸亚铁晶体固体颗粒后，泵的过流部件将产生腐蚀/磨损。

尤其是Ⅲ段浓缩酸温高达100℃以上，固体颗粒高达50%，腐蚀/磨损十分严重，一般的耐腐蚀材料是难以满足工况要求的。

下面是一些高合金不锈钢和合金在100℃60%H2SO4稀硫酸中的腐蚀速度：20＃合金，＞1.27mm/a
20Cb-3，＞0.51mm/a
哈氏合金C – 276，0.28mm/a
上面合金均为奥氏体合金，不仅耐腐蚀性能欠佳，更为重要的是耐磨损性能很差。

这些合金用来制造Ⅰ段浓缩泵的过流部件是可以的，但是用来制造具有腐蚀/磨损的Ⅱ段和Ⅲ段浓缩泵过流部件是不适宜的。

国内钛白粉生产废酸回收泵采用20＃合金使用寿命只有1~3个月，关键是奥氏体的20＃合金不耐磨。

高硅铸铁合金由于它的固有缺点——脆性，在很多场合应用受到限制。

虽然可用铜和稀土元素改善高硅铁的脆性，但这种改性的高硅铁耐蚀性和耐磨性会有所降低。

国内也有采用哈氏合金—D（一种含镍大於80%的镍-硅-铜-钴合金）制造废酸浓缩循环泵过流部件，但合金含有大量的镍同时含钴，合金成本和泵的造价是十分昂贵的。

而且合金冶炼铸造工艺复杂，硬度HRC不超过40，耐磨性能也不是十分理想。

为了解决钛白粉废酸回收浓缩泵过流部件耐高温稀硫酸腐蚀/磨损材料问题，宣达公司
研究开发了一种镍-铬-铁系并采用硅、钼、铜、钛补充合金化的特种合金。

其中镍含量不到哈氏合金-D的二分之一而且不含钴，合金成本远低於哈氏合金-D。

在0~105%H2SO4所有浓度硫酸中均具有优良的耐腐蚀性能，腐蚀速度＜0.10mm/a。

尤其是该合金可以时效硬化处理，硬度HRC可达50或更高，保证了优良的耐磨性能。

是钛白粉生产废酸回收浓缩循环泵尤其是Ⅲ段浓缩循环泵过流部件的最佳选材。

三.结论及发展设想
1.十多年来宣达集团公司结合我国硫酸工业的需要，先后研究开发了十多种新型不锈
钢和合金。

这些合金材料基本涵盖了硫酸生产的各个工序所需要的材料，并能满足
硫酸生产设备的要求。

从燃硫到净化、转化和干吸工段直到低温回收，宣达不锈钢
和合金都得到成功的应用。

其中高温浓硫酸用XDS高硅不锈钢的研发被列为国家
火炬发展计划。

今后的任务是要在硫酸生产领域内，积极有效广泛地推广应用这些
新的实践证明是行之有效的金属合金材料。

2.在金属合金材料研发的基础上，开发了一系列硫酸工业用先进的具有国际水平的关
键设备。

获得国家多项专利和奖励。

610℃三偏心金属硬密封蝶阀、1200℃高温调
控蝶阀、XDB高温浓硫酸液下泵被认定为国家级新产品。

XDBY低温回收专用高
温浓硫酸泵获2007年浙江省科技进步奖。

一种结构和选材先进的分酸器获实用新
型国家专利。

不锈钢干燥吸收塔获国家发明专利（专利号：2004100411927）。

这一
系列先进技术打破了国外垄断中国硫酸设备市场的局面，为中国硫酸设备技术改造
达到国际先进水平开辟了一条新路，这就是自力更生，实现国产化。

这条路一定要
坚定不移地走下去。

3.在材料和设备研发方面，今后一两年内要侧重发展高温浓硫酸用高硅不锈钢和稀硫
酸用高钼氮奥氏体不锈钢冷轧薄板（厚度0.60mm）和各种规格的管材。

制造稀硫
酸板式换热器和不用阳极保护的高温浓硫酸板式酸冷器和管壳式酸冷器，填补国内
空白。

4.在新材料研究开发方面，今后几年要侧重节镍的双相不锈钢和无镍的高铬铁素体不
锈钢的研发。

根据笔者多年调查研究，不锈钢的价格主要取决于合金元素铬和镍的
价格。

铬的价格涨幅不大而且平稳。

镍的价格涨幅很大而且居高不下，成为影响不
锈钢价格的最主要因素。

高温浓硫酸用节镍的双相不锈钢和无镍的高铬铁素体不锈
钢的研发，降低材料和设备成本，不仅仅对设备制造厂家更主要的是对硫酸生产企
业带来很大的经济效益。

以此为起点，把这些材料扩展应用于低温回收（DWHS）、电厂烟气脱硫（FGD）、湿法磷酸生产、纸浆造纸以及石油石化等工业领域，其社
会和经济意义将更是十分巨大的。