08Cr2AlMo和09Cr2AlMoRE耐腐蚀钢管
08Cr2AlMo钢板耐腐蚀性能08Cr2AlMo合金板焊接性能
08Cr2AlMo钢板耐腐蚀性能08Cr2AlMo合金板焊接性能
1、08Cr2AlMo钢板简介
08Cr2AlMo可用于压力容器制造，尤其在换热器的制造中应用前景良好—不仅有着较好的可焊性，而且耐腐蚀性能也很好，对于某些特定的介质可以替代价格较高的18-8双相不锈钢和蒙乃尔合金材料，实属一种价廉物美的新钢种。
2、08Cr2AlMo钢板交货状态：以正火或正火+回火状态交货
3、08Cr2AlMo钢板生产工艺
08Cr2AlMo钢在炼钢工艺上采用电炉冶炼+炉外精炼（真空脱气）+连续浇注和热送连轧等工装条件和严格的质量控制手段，提高了钢的纯净度，确保了08Cr2AlMo的质量，并配有专用焊接材料使该钢有较好的可焊性和制造性。
4、08Cr2AlMo钢板化学成分
6、08Cr2AlMo钢板耐腐蚀性能
08Cr2AlMo具有良好的抗硫化氢应力腐蚀能力，具有与常用管板材料相匹配的硬度，同时在特定的温度条件下，抗水中氧腐蚀及盐酸水溶液腐蚀的能力比碳钢高。
由于合理的化学成分、优良的工装条件及先进的工艺，08Cr2AlMo钢的纯净度大大提高，具有良好的可焊性和制造性能，并配有专用的焊接材料，可广泛用于制造石化系统热交换器管束。
7、08Cr2AlMo钢板焊接性能
08Cr2AlMo钢配有专用焊接材料及焊接工艺，具有良好的可焊性，
满足热交换其制造的要求、考虑到热交换器的环境介质，要求焊缝不仅具有一定的机械强度、还必须具有高的耐腐蚀性，值得强调的是本钢种不能采用不锈钢焊条或焊丝进行焊接，应采用奥氏体不锈钢焊条焊接。
08cr2almo钢生产工艺实践
脱硫、去氧以及去除杂物都是至关重要的环节。
（1）渣中 FeO 含量控制。在渣 - 钢反应平衡的条件下，炉渣
中的 FeO 与钢水中 [O] 有以下平衡反应 ：
（ FeO）＋ [X]=Fe+[XO]
X ：脱氧元素 Al、Si 等。
为了提高石钢公司特殊钢的冶炼水平，缩小与先进钢厂的差 距，炼钢厂于 2018 年初开始着手于对低碳低硫高铝合金钢生产流 程的开发应用研究工作。通过对初炼、精炼工序的脱氧制度、造 渣制度的研究分析，确定了可用于低碳低硫高铝合金钢冶炼的精 炼渣合理成分范围。使得低碳低硫高铝合金钢流动性以及夹杂物 等质量指标稳步提高，产生了良好的经济效益和社会效益。
Байду номын сангаас
平衡常数 K 为 ：
K = a[ O] a FeO
08Cr2AlMo 钢 作 为 低 碳 低 硫 高 铝 合 金 钢 的 代 表 钢 种，它 的综合性能良好，具有高且均匀的硬度、耐硫化氢应力腐蚀开 裂、高 的 疲 劳 寿 命，是 高 端 钢 管 用 钢 种。08Cr2AlMo 钢用作热 换 管，采 用 冷 拔 拉 管，经 正 火、退 火 处 理，其 晶 粒 组 织 为 铁 素 体 + 珠光体，晶粒度为 8 级，同时各项非金属夹杂物要求小于 1.5 级，且 总 和 小 于 4.0 级。有 害 残 余 元 素 要 求 ：Sn ≤ 0.015%， As ≤ 0.015%，Sb ≤ 0.015%，Pb ≤ 0.010%，Bi ≤ 0.010%， Sn+As+Sb+Pb+Bi ≤ 0.030% ；钢 材 气 体 要 求 ：氧 ≤ 0.0020% ； 氮≤ 0.0080% ；氢≤ 0.0002% ；该钢种容易出现生产过程流动性 差、成分不合、表面裂纹及低倍不合等质量问题，炼钢应合理考 虑炼钢渣系的选配，精炼成分精确控制，连铸拉速、过热度、水 量的匹配等一系列问题。
稀土合金钢09Cr2AlMoRE选材导则
稀土合金钢09Cr2AlMoRE选材导则稀土合金钢09Cr2AlMoRE选材导则09Cr2AlMoRE是在抗H2S专用低合金钢12Cr2AlMoV的基础上，发展起来的高科技新钢种，具有优良的耐腐蚀性能。
09Cr2AlMoRE钢管材和锻件已于2001年5月9日通过了全国压力容器标准化委员会的技术评审，板材也将于年底申报评审。
目前可以为用户提供换热器、空冷器、塔器、塔盘和容器等产品。
本着为产品和用户负责的态度，特制定本导则。
一．09Cr2AlMoRE与12Cr2AlMoV相比，特点如下：1. 09Cr2AlMoRE板材及焊缝的冲击韧性(AKV)比12Cr2AlMoV提高40%以上。
2. 09Cr2AlMoRE焊接性能明显改善，预热温度和热处理温度均比12Cr2AlMoV低。
3.具有优良的耐腐蚀性能，在3%HCl、80℃;50%H2SO4、70℃以及在979ppmH2S、100℃的模拟腐蚀试验中，09Cr2AlMoRE均比12Cr2AlMoV和不含稀土的08Cr2AlMo优越得多（见荆门石化研究院腐蚀试验报告）。
经720小时H2S恒载荷应力腐蚀试验，09Cr2AlMoRE恒负荷拉伸应力腐蚀试验的临界拉伸断裂应力值σth=0.75σs,远高于美国腐蚀工程师协会NACEMR0177-96中规定的σth≥0.45σs的要求。
4.目前已开发出与09Cr2AlMoRE相匹配的氩弧焊丝、焊条、埋弧自动焊焊丝，而12Cr2AlMoV只能选用并不十分配套的热317焊条。
由于换热器管头用手工电弧焊的潜在缺陷较多，故目前均改为自动氩弧焊或手工氩弧焊焊接，两遍成型。
焊接型式分平焊和角焊两种：平焊为第一遍自熔，第二遍填丝，其熔深可达到3mm；角焊为两遍填丝成型，焊肉高度为3~4mm。
二．09Cr2AlMoRE选材导则：1. 液体介质中的Cl－：09Cr2AlMoRE适应在100℃以上 Cl－≤200ppm；40℃以下Cl－≤4000ppm的环境中使用，Cl－对钢材的腐蚀形态表现为点蚀和坑蚀，奥氏体不锈钢如18-8、321、316L都对 Cl－极为敏感，即使10 ppm以下也容易导致应力腐蚀开裂。
08Cr2AlMo
防腐涂料 、 渗铝、 ｉ Ｎ —Ｐ化学镀 等各 种手段来减缓 矛
盾 ， 由于涂料 的耐 温性 及材料 表面改性 加工 中的 但
一
０Ｃ ２ Ｍｏ 束 的寿 命 分 别 为 １ ｒＭｏ管 束 延 长 了 ２～ ３倍 。 这 是 ０ Ｃ ２ Ｍｏ新 钢 种 在 此 特 定 工 况条 件 中 的 首次 ８ ｒＡ１ 尝 试 ， 见 成效 。 初 换 ２ ３ １为催 化装 置轻柴 油 一富吸收袖换 热 ０／ 器， 型号 Ｆ ６ ０ １ ５ ２ ／ ， 管束 材质 为 １ ＃， Ａ ０— ０— ５ ４原 ０
月 。１ ９ ９ ９年 ６月 用 兴 澄 钢 管厂 第 一 批 试 制 出 的 ０Ｃ ２ １ ８ ｒＡ Ｍｏ新 钢 种 制 造 的换 １ ４管 束 投 用 ， ０ 至 ２０ ０ ０年 ５月 更 新 。 第 二 台 ０ Ｃ ２ １ ８ ｒＡ Ｍｏ管 束 自 ２０ ０ ０年 ５月 投 用 至 ２ ０ ０ １年 ９月 发生 泄 漏 ， 查 检 试 压发 现一 根管 子漏 ， 因暂无 备 品， 用堵头 堵死 后 继续 使 用 （ 前 已 在 加 工 备 用 管 束 ） 目 。２ 台
０ Ｃ２ １ 作 为一 种 热交 换 器 防腐 新 钢 种 ， ８ ｒＡＭｏ
经 过几年 的使 用考 验 ， 果 明显 。延 长 了设 备 使 效 用 寿命 ， 降低 了修 理费用 ， 为炼 油装置 长周 期安 全 运行 提供 了有 力 的保 证 ， 有 良好 的社 会 效益 和 具 经 济效 益 ０ Ｃ２ １ ８ ｒＡ Ｍｏ防腐新 钢种 已于 １９ ９ ９年 ８月 获 全 国压力 容器标 准 化 技 术 委员 会 、 国家 技术 监 督
０ Ｃ ２ Ｍｏ钢 有 较 好 的 耐 蚀 性 能 ： １ 抗 Ｈ２ ８ ｒＡ１ （） Ｓ
稀土合金钢09Cr2AlMoRE选材导则
稀土合金钢09Cr2AlMoRE选材导则稀土合金钢09Cr2AlMoRE选材导则09Cr2AlMoRE是在抗H2S专用低合金钢12Cr2AlMoV的基础上，发展起来的高科技新钢种，具有优良的耐腐蚀性能。
09Cr2AlMoRE钢管材和锻件已于2001年5月9日通过了全国压力容器标准化委员会的技术评审，板材也将于年底申报评审。
目前可以为用户提供换热器、空冷器、塔器、塔盘和容器等产品。
本着为产品和用户负责的态度，特制定本导则。
一．09Cr2AlMoRE与12Cr2AlMoV相比，特点如下：1. 09Cr2AlMoRE板材及焊缝的冲击韧性(AKV)比12Cr2AlMoV提高40%以上。
2. 09Cr2AlMoRE焊接性能明显改善，预热温度和热处理温度均比12Cr2AlMoV 低。
3.具有优良的耐腐蚀性能，在3%HCl、80℃;50%H2SO4、70℃以及在979ppmH2S、100℃的模拟腐蚀试验中，09Cr2AlMoRE均比12Cr2AlMoV和不含稀土的08Cr2AlMo优越得多（见荆门石化研究院腐蚀试验报告）。
经720小时H2S恒载荷应力腐蚀试验，09Cr2AlMoRE恒负荷拉伸应力腐蚀试验的临界拉伸断裂应力值σth=0.75σs,远高于美国腐蚀工程师协会NACEMR0177-96中规定的σth≥0.45σs的要求。
4.目前已开发出与09Cr2AlMoRE相匹配的氩弧焊丝、焊条、埋弧自动焊焊丝，而12Cr2AlMoV只能选用并不十分配套的热317焊条。
由于换热器管头用手工电弧焊的潜在缺陷较多，故目前均改为自动氩弧焊或手工氩弧焊焊接，两遍成型。
焊接型式分平焊和角焊两种：平焊为第一遍自熔，第二遍填丝，其熔深可达到3mm；角焊为两遍填丝成型，焊肉高度为3~4mm。
二．09Cr2AlMoRE选材导则：1. 液体介质中的Cl－：09Cr2AlMoRE适应在100℃以上Cl－≤200ppm；40℃以下Cl－≤4000ppm 的环境中使用，Cl－对钢材的腐蚀形态表现为点蚀和坑蚀，奥氏体不锈钢如18-8、321、316L都对Cl－极为敏感，即使10 ppm以下也容易导致应力腐蚀开裂。
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无缝钢管材质大全
1、汽车用管（别克轿车专用）小口径高压锅炉管按国内外标准或行业标准生产210C、15CrMoG、12Cr1MoVG、T12～T91系列钢管2、西气东输站场用管线管GB/T9711.2 L245NB Φ1146、Φ895等3、海底输油管线管API5L X52 PSL2 Φ8910、Φ114.311.14、油田用管N80非调质管API 5CT Φ139.77.72 J55油管API 5CT Φ735.515、桁架臂专用管（整体调质管）协议标准，20Mn2B、20Mn2、Φ14615等，用于履带式塔吊用起重设备6、专用缸筒和支架用管T91、钢102系列高压锅炉管GB5310-1995，用于热电站高温、高压环境7、拖拉机后轴管35MnVN，履带式拖拉机的后轴8、超高强度结构管35CrMnsi、30CrMnSiNi2A，用于军工、飞机起落架用管9、车桥管20Mn2、Φ17812、Φ12719等10、岩矸管协议标准J55、Φ266、Φ316等，用于高速公路、大型水电站大坝加固用11、液压支柱管GB/T17396-1998、27SiMn，用于煤机井下作业支撑固定按美标生产的锅炉和过热器用中碳钢无缝钢管ASTM A210、210C、Φ60612、汽车半轴套管YB/T5035-1996、45Mn2\4513、超长换热器管20，Φ19216000-21000，用于换热器14、叉杆用无缝管CR-1、Φ485，用于火车提速用的CR转向架交叉杆15、火箭炮用定向螺旋异型无缝管Φ1232.2、MP16Mn、GJB459-8816、抗海水腐蚀管Q/CG41-1994、10CrMoA1、Φ1084、Φ252.517、潜油电机轴管协议标准Φ3111、Φ3613.5、40Cr、35CrMo、35CrMoV，用于抽油泵的电机轴18、低温管道用管GB/T18984-2003、09DG、10MnDG、09Mn2VDG、B655，用于石化行业处于低温环境的流体输送管道、核电站用管军工用纯铁管DT319、710超强炮身用管20、直九机管15CDV621、锅炉、热交换器用不锈无缝管GB13296-1991、0Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni11Ti、Φ1928900等22、潜望镜管、汽车、摩托车减震器用精密无缝钢管10、20等.23、曳光破甲弹压环用管SAE1035、Φ1009.5可生产的国内标准品种标准常用牌号（钢级）生产方式结构用无缝钢管GB/T8162-1999 10-45#、20r、40r35CrMo、30CrMnSi 冷轧（拔）热轧输送流体用无缝钢管GB/T8163-1999 10、20、09MnV、16Mn 冷轧（拔）热轧高压锅炉用无缝钢管GB5310-1995 20G、15CrMoG、12Cr1MoVG、12CrMoG 10CrMo910、12Cr2MoWVTiB冷轧（拔）热轧低中压锅炉用无方钢管GB3087-1999 10、20 冷轧（拔）热轧石油裂化用无缝钢管GB9948-1988 10、20、15CrMo、1Cr5Mo 冷轧（拔）热轧冷拔无缝异型钢管GB/T3094-2000 10-45#、09MnV、16Mn 冷轧（拔）结构用不锈钢无缝钢管GB/T14975-2002 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、1Cr13 冷轧（拔）流体输送用不锈钢无缝钢管GB/T14976-2002 1Cr18Ni9Ti、0Cr13 冷轧（拔）锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管GB13296-1991 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、1Cr17 冷轧（拔）化肥设备用无缝钢管GB6479-2000 10、16Mn、1Cr5Mo、15CrMo 冷轧（拔）热轧冷拔或冷轧精密无缝钢管GB/T3639-2002 10、20、35CrMo、15CrMo、30CrMnSi 冷轧（拔）液压支柱用热轧无缝钢管GB/T17396-1998 27SiMn 热轧船舶用碳钢无缝钢管GB/T5312-1999 C10、C20 冷轧（拔）汽车半轴套用无缝钢管YB/T5035-1996 45Mn2、45# 冷轧（拔）地质钻探用无缝钢管YB/T5052-1993YB/235-1970DZ40、DZ50 冷轧（拔）油井用油管、接箍管API5CT J55、N80 冷轧（拔）热轧管线用管API5L A、B、X42、X52 冷轧（拔）热轧航空用结构钢厚壁无缝钢管GJB2608-1996 30CrMnSiA 冷轧（拔航空用结构薄壁无缝钢管GJB2609-1996 30CrMnSiA 冷轧（拔火箭炮用定向螺旋异型无缝钢管GJB459-1988 MP16Mn 冷轧（拔）低温管道用无缝钢管GB/T18984-2003 09DG、09Mn2VDG、B655、10MNDG 冷轧（拔）热轧无缝钢管材质大全可生产的国内标准品种标准常用牌号（钢级）生产方式抗海水腐蚀无缝钢管Q/CG41-2003 10CrMoA1 冷轧（拔）曳光破甲弹压环用冷拔无缝钢管Q/CG35-2002 SAE1035 冷轧（拔）炮弹用无缝钢管YBn1-1986 40Mn2、45MnB、D60、30CrMnSiA 冷轧（拔）火炮零件用无缝钢管YBn2-1986 40Cr、30CrMnSiA、40CrNi 冷轧（拔）高压容器用无缝钢管Q/CG94-2001 37Mn、30CrMo、35CrMoA、30CrMnSiA 冷轧（拔）双35弹导带用无缝钢管Q/CG90-1998 S35PD 冷轧（拔）液压件和机加工用无缝钢管Q/CG68-2003 JS10、JS20、JS35、JS45、JS35Cr、JS40Cr、JS45CrMo、27SiMn电机轴管GB/T8162-1999+协议35CrMo、40Cr 冷轧（拔）岩纤管协议J55 冷轧（拔）可生产的国外标准标准号中文名称ASTMA53 无缝和焊接的黑钢管和热浸镀锌钢管ASTMA106 高温作业用碳素钢无缝钢管ASTMA178/A178M 电阻焊碳素钢和碳锰钢锅炉管ASTMA179/A179M 无缝冷拔低碳钢热交换器和冷凝器钢管ASTMA192/192M 高压用碳素钢无缝锅炉管ASTMA199/A199M 热交换器和冷凝器用中合金钢冷拔无缝钢管ASTMA209/A209M 锅炉和过热器用碳钼合金钢无缝钢管ASTMA210/210M 锅炉和过热器用中碳钢无缝钢管ASTMA333/A333M 低温作业用无缝和焊接钢管JIS G3441 机械结构用合金钢钢管JIS G3444 普通结构用碳素钢钢管JIS G3445 机械结构用碳素钢管JIS G3452 管道用碳素钢管JIS G3454 压力管道用碳素钢管JIS G3455 高压管道用碳素钢管JIS G3456 高温管道用碳素钢管JIS G3458 管道用合金钢钢管JIS G3461 锅炉、换热器用碳素钢钢管JIS G3462 锅炉、换热器用合金钢钢管DIN17175 热强无缝管ASTMA519-1996 JIS G3441-1988 结构用无缝钢管ASTMA53-1998 JIS G3452-1988 DIN1629-1984 输送流体用无缝钢管ASTMA106-1997a JIS G3461-1998 DIN17175-1979 高压锅炉用无缝钢管JIS G3441-1988 石油裂化用无缝钢管LR GL DNV BV 船舶用碳钢无缝钢管无缝钢管材质大全1、GB/T8162-2008（结构用无缝钢管）。
16MnR和08Cr2AlMo异种钢的焊接工艺
注: 钨极直径 <2. 5mm, 氩气流量 8 ~ 10L /m in。
按表 3工艺参数进行焊接时的技术要求为: a. 焊前用丙酮清洗管板坡口两侧及列管管 端 50mm 范围内, 以去除油污、锈等; 为了避免 冷裂纹, 用带有自动记录仪的履带式电加热器对 装配好的管板与列管管头进行预热, 预热的温度 为 120~ 150e , 为了减少焊接应力和变形, 焊接 时采用对称焊接, 保持预热温度在规定范围的上
08Cr2A1M o钢和 16M nR 钢的力学性能
Rb /M Pa 380~ 540 490~ 620
D5, % \ 25 21 ~ 32
HB [ 185 150~ 200
备注 正火 + 回火
从表 1、表 2可见, 08Cr2A1M o钢由于含耐腐 蚀元素 Cr、A l、M o 等, 使 08C r2A Ml o 钢具 有较高 的抗 H 2 S-H2 O、H 2 S-H C-lH 2 O 等体系的应 力腐蚀 能力和抗氢致开裂能力 [ 1] , 同时 08Cr2A 1M o钢管 的硬度与 16M nR 管板的硬度相匹配, 可以满足换
着色检验后, 按图 1中虚线位置进行解剖, 检 查图中的 A、B、C、D、E、F、G、H 8个截面, 通过对 各截面的宏观检查, 未发现裂纹、气孔等焊接缺 陷, 接头熔合良好。 21413 硬度测定
通过对管子-管板焊接接头的硬度测定, 焊缝 硬度为: HB188 /196 / 194, 平均: H B192. 7; 管子侧 热 影 响 区 硬 度 为: H B197 /194 /207, 平 均: H B 199. 3; 管板侧热影响区硬度为: H B205 /182 / 217, 平均: H B201. 3。
第 33卷 第 1期
硫化氢对钻具的腐蚀机理及防护的研究
3.2004陈利琼.介质中其他成分:H2S水溶液中 ,Cl-和O2对管子的SSCC敏感性影响较大。在一定范 围内,Cl-的存在将加快腐蚀速度;但Cl-浓度较高 时,腐蚀速度反而减缓。O2对SSCC也有很大的促进 作用。 4.2008刘伟、蒲晓林.管材暴露时间,在H2S溶液 中,碳钢初始腐蚀速率约为0.7mm/a。随着时间延 长,腐蚀速率逐渐下降,2000h后趋于平衡,约为 0.01mm/a
一.研究目的和意义
以上表明，由于含硫油气天在 开采、炼制和集输过程中极易发生 H2S应力腐蚀开裂，从而降低设备服 役寿命，造成巨大经济损失并且威 胁人身安全。 因此,研究含硫气田钻具腐蚀机 理与防护措施可为我国高含硫气田 开发提供指导和借鉴，对确保开发 安全可靠、降低开发成本、提升我 国在此类油气田开发的水平具有十 分重要的意义。
3. H2S对钻具腐蚀的防护措施研究
3.1.2国内外防护措施研究现状
国外
序 号
⑴
时间
1987
研究人员/单位
C.T.Wang等
研究成果
锆——钢双金属管，采用由高强度钢外壳和抗腐蚀 衬里组成的双金属管材。结合好，强度高；
⑵
⑶ ⑷ ⑸
1989
1993 1996 1998 2003
Fierro G
美国GrantPrideeo 公司 加拿大、美国和俄 罗斯联合研制 GrantPrideeo Chevron
材料的强度及碳当量、硫、磷含量越高，越容 易产生SSCC
制造出第一批抗H2S钻杆其最低屈服强度为665MPa， 配上标准API钻杆接头，可抵抗硫化物应力断裂； 开发出一系列抗硫钻杆。特点控制S、P含量,提高Cr, Mo含量,细化晶粒度, 降低硬度,提高夏比冲击功； 研制成功最低屈服强度为735MPa的xD一105钢级钻杆 和钻杆接头，现开发出第三代钻杆SL1—95钻杆；
09Cr2AlMoRE换热器管束在使用中应注意的问题
（ 湖北长 江石化设 备制造厂 ， 湖北 洪湖 ４３２ ） ３２ ６
摘
要 ：９ ｒＡＭｏ Ｅ具有 良好的耐氯化物 和硫化物应力腐蚀性 能 ， ０Ｃ２ Ｉ Ｒ 同时还 具有一 定的耐 均匀腐 蚀性 能 ，
主要用 于塔顶 冷凝器 和空冷器 。由于 ０ Ｃ２ Ｉ Ｒ ９ ｒＡＭｏ Ｅ的合金元素含量较 低 ， 在某些较苛 刻的腐蚀环境 中存 在一
不 如碳 钢 。这 主要 是 因为该 材料 ｃ 和 Ｍ 含 量低 ， ｒ ｏ
图 ２ 脱硫 系统重 沸的腐蚀
其 金相 组 织仍 然保 持 铁 素 体加珠 光 体 ， 在几 种腐 蚀
介质共存的高温腐蚀环境中可能会发生腐蚀逆转 ， 但其 腐 蚀 机理 有 待进 一 步探 讨 。在 实 际使用 中 ， 与 该 材 质 合 金 元 素 含 量 一 致 的 ０ Ｃ ２ Ｉ 和 ８ ｒＡＭｏ
石 油 化 工 腐 蚀 与 防护
第 ｌ ９卷
据基 本 一 致 ， 明 介 质 中 的 Ｈ Ｓ和 Ｃ 一的 浓 度 很 说 ２ ｌ
题。
高 ， 气 中 ＨＳ和 Ｃ一 油 ２ ｌ 的浓 度 过高 是 造 成设 备腐 蚀
失效 最 直 接 的 原 因 。 分 析 数 据 中 没 有 发 现 Ｃ ｒ和
维普资讯
成 果 ・ 验 经
Ｐ ０ ２ｉＣｏｎｄｏｔ－ 石油化工腐蚀与防护 ｅｈｃｌｒｏｎ・ ｔｏ ｔｅａｏｉａＰｅｎ ｒ ｍｌ９ｓ ） ５ｃ ｏ ， ｒ ｒ ｉ ｃ （２ ２ ０ ７
Ｏ Ｃ２ ｌ Ｒ ９ ｒＡ Ｍｏ Ｅ换 热 器 管 束 在 使 用 中应 注 意 的 问题
顶 空 冷器 ， 有 良好 的耐硫 化物 和 耐氯化 物 应 力腐 具 蚀 性 能 。０ Ｃ２ Ｉ Ｒ ９ ｒＡＭｏ Ｅ由于 其合 金 元 素 含 量 较低 ， 虽然 在 大 多数 条 件 下 的耐 均 匀 腐 蚀 能 力 高 于 碳 钢 ５ 以上 ， 在 某 些 腐 蚀 环 境 非 常严 重 的 条 件 下 ， 倍 但
湿硫化氢环境下管线的腐蚀及防护
第 5 期 刘海滨等. 湿硫化氢环境下管线的腐蚀及防护 · 31 ·
MPa ; (130 MPa ) Φ —焊缝系数 ,无缝钢管取 1 ; C —管子壁厚的附加余量 (包括腐蚀裕 量及壁厚负偏差) ,mm ; (此处取 3mm ,偏 于保守) 得出 s = 5. 53mm。 设计人员按当时弯头最小壁厚为 5. 3mm、使用 10 年 、局部最大腐蚀率为 0. 15mm/ a 计 ,该弯头的 设计计算厚度仅需 5. 53mm (还包括了 2. 54mm 的 腐蚀裕量) ,因此确定这部分管线可以利旧 。 通过对破裂的 3 号弯头测厚 ,测得其外弧顶最 薄处为 3. 1mm ,按运行时间 20 个月计 (1999 年 12 月至 2001 年 7 月) ,其局部最大 腐 蚀 率 竟 达 到 1. 56mm/ a ,E103/ C、D 其余三个出口弯头局部最大 腐蚀率分别为 0. 94 、1. 12 、0. 946mm/ a , 新投用的 E103/ A 、B 的 4 个出口弯头 (Φ89mm ×10mm) 局部 最大腐蚀率分别 0. 5 、0. 81 、0. 87 、0. 56 mm/ a ,而所 有入口管线及弯头 、出口管线均减薄较少 ,腐蚀率 不大于 0. 1mm/ a 。
此操作条件下 20 号 1 钢是不耐腐蚀的 (见表 1) 。 说明由于介质流量发生了较大偏流 , E103/ C、D 出
表 1 空冷出口挂片探针腐蚀试验数据
口弯头腐蚀率远高于 E103/ A 、B 的弯头腐蚀率 。
挂片材质
20 号 ND 20 号 0Cr13 08Cr2AlMo 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti
09Cr2AlMoRe与08Cr2AlMo综合性能比较
09Cr2AlMoRe与08Cr2AlMo综合性能比较一、概述12Cr2AlMoV钢材经工业化应用，证明在低温H2S-HCI-H2O系统、低温H2S-HCN-H2O系统以及低温H2S-HCN-CO2-H2O系统中，与碳钢和一般不锈钢相比，具有更优异的抗应力腐蚀性能。
12Cr2AlMoV主要利用铬、铝、钥的综合抗腐蚀能力增加其整体抗腐蚀效果，同时钢中添加一定的钒(0.05%~0.15%)，以增加其钢材的机械性能，细化和强化钢中的晶粒，固溶碳分子的析出，进一步改善和增强12Cr2AlMoV的抗腐蚀能力。
但其焊接性能差，冷弯硬度高，不利于换热器管束的制造和使用。
另外，由于12Cr2AlMoV钢种研制完成后只能在原上钢三厂生产板材，其使用范围受到了较大的限制。
在这种情况下，江阴兴澄钢管有限公司在抗H2S应力腐蚀用钢12Cr2AlMoV 基础上开发了新钢种08Cr2AlMo，它保留了12Cr2AlMoV耐腐蚀性能，去掉了钢中的V元素，改善了焊接性能，于1999年初研制成功并投放中石化应用。
1999年8月获得了由全国压力容器标准化技术委员会、国家技术监督局颁发的技术评审证书，2000年度获国家新产品奖，2001年9月通过中石化《换热器用防腐蚀新钢种08Cr2AlMo的开发研制应用》技术鉴定，2001年12月获冶金产品实物质量金杯奖。
另外，湖北长江石化和深圳润之达科技开发有限公司合作，也是在抗H2S应力腐蚀用钢12Cr2AlMoV基础上开发了新钢种09Cr2AlMoRe，它在去掉12Cr2AlMoV 中的钒以后对其化学成分进行了重组，用性能极好的稀土(RE)元素代替钒(V)。
稀土(RE)元素具有钒(V)元素在钢中的所有优点：即细化晶粒、对其它化学元素起固溶作用。
同时，稀土在炼钢中还能起脱氧和脱硫的作用，钢材在通过精炼后硫(S)的杂质含量能够进一步降低，提高了钢材抗湿H2S应力腐蚀开裂的能力。
另外，在Fe-Cr-AI合金中添加稀土，提高了钢的强度、塑性、韧性、耐蚀性及抗氧化性，同时亦改善了焊接性能，其可焊性较好。
09Cr2AlMoRE的使用范围
关于09Cr2AlMoRE的使用范围束润涛武汉市润之达石化设备有限公司09Cr2AlMoRE抗湿H2S腐蚀的专用钢，是利用耐腐蚀元素Cr-Al-Mo的低合金化，以及稀土在钢中微合金化的作用发展起来的新钢种，在H2S介质环境中具有优良的耐应力腐蚀和均匀腐蚀性能。
09Cr2AlMoRE钢管材和锻件主要用来制造换热器和空冷器管束。
09Cr2AlMoRE钢换热器已在40多个石化企业得到良好使用，经过大量的实际应用，积累了丰富的使用经验。
本着为产品和用户负责的态度，特将该钢的使用范围界定如下：由于09Cr2AlMoRE是专门针对硫化氢腐蚀而开发的新钢种，因此适应在任何浓度的H2S 腐蚀环境中使用。
液体中的H2S并不是含量越高腐蚀越严重。
在H2S为50～1600ppm时，腐蚀随浓度的增加而腐蚀加剧，当H2S≥1600ppm时腐蚀速率逐渐衰减。
H2S对09Cr2AlMoRE 的腐蚀表现为缓慢的均匀腐蚀形态，对应力腐蚀不敏感。
一、该钢主要适合于在湿硫化氢、酸性水和氢腐蚀的环境中使用，具体应界定在以下几种形态：1．有少量氯离子（≤300ppm）的硫化氢腐蚀环境，如常压塔顶。
若氯离子含量高于300ppm 则不推荐使用。
2.含HCN的硫化氢腐蚀环境: 09Cr2AlMoRE适应在HCN≤500ppm腐蚀环境中使用。
09Cr2AlMoRE适宜于在催化吸收稳定系统（HCN-H2S-CO2-H2O）的冷凝器上使用。
3.液体介质中CO2：09Cr2AlMoRE适应在任何浓度的CO2低温（≤120℃）腐蚀环境中使用。
在液体介质中CO2的腐蚀并不严重，干气状态的CO2几乎没有腐蚀。
4．高温氢腐蚀：09Cr2AlMoRE具有非常良好的高温性能，在加氢系统中，耐氢腐蚀、氢鼓包和氢致开裂的性能非常优越。
5．污水处理系统的腐蚀：虽然污水处理系统的酸性水中仍然有氯离子、二氧化碳以及胺类碱性物质，但由于污水中同时存在很高含量的硫化物，能在金属表面形成完整的S-Cr-Al-Fe 保护膜，因此，既不同于常压塔顶的腐蚀环境（存在气液界面），也不同于循环水的腐蚀环境（无法形成保护膜），所以该材料在酸性水环境中的使用性能良好。
材料及耐腐蚀性能一
胺腐蚀开裂敏感性
在MEA溶液中，在开裂敏感性在15-35%浓 度范围内较高。
开裂一般发生在强碱且含有很低浓度的酸 性气体的贫液中,而不大可能在含有高浓度 的酸性气体的富液中出现开裂。
在高温下，开裂敏感性一般较高，在低温 下,发生在正常运行但有伴热或吹汽的设备 和管道中。
硝酸盐腐蚀破裂
在氮肥及硝酸盐的工厂低碳钢在浓硝酸盐 中的开裂或断裂的现象，叫作“硝酸盐脆 化〞，可简称为“硝脆〞。
耐硫酸露点腐蚀用钢
我国研制的ND钢〔09CrCuSb〕最突出的特点是 具有强的抗硫酸露点腐蚀的才能。ND钢一般被用于 制造省煤器、热交换器、空气预热器等
ND钢〔09CrCuSb〕的化学成分
C Si
≤
0.20
0.12 0.40
Mn Cr
1.35
1.70
0.65
2.10
Cu Sb S P
1.25 1.04 ≤
H2S 应力腐蚀破裂
油气中含有H2S 对钢产生腐蚀常常导致断 裂事故。称为硫化物应力腐蚀开裂。破裂 最敏感温度为20～50℃。
钢材焊接后的显微组织对硫化物应力腐蚀 开裂影响很大。马氏体组织最为敏感。为 消除马氏体组织的不利影响, 焊后热处理非 常重要,除高温回火处理外, 还可采用长时间 的低温回火, 或进展二次回火。也可降低其 含碳量。
(NH4)2CO3的水溶液有如下的平衡反响：
2(NH4)2CO3— NH4HCO3+NH2CO2NH4+NH3+H2O
2 NH4HCO3—NH2CO2NH4+2H2O+CO2 所生成的氨基甲酸铵(NH2CO2NH4)便是液
氨应力腐蚀试验的加速剂。
碳酸盐溶液应力腐蚀 与电位的关系
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新一代耐腐蚀钢管
09CrCuSb（企业代号ND）耐硫酸露点腐蚀用无缝钢管
08Cr2AlMo 耐硫化氢、氰氢酸热交换器专用无缝钢管
该厂是一个现代化大型特钢企业，目前自有资产38亿元。
拥有包括100t直流电炉、100t 真空精炼炉在内的11台炼钢炉，5条连轧、半连轧生产线；连铸比达86.4%，具备优钢、特钢生产能力1000Kt。
该厂具有冶金部颁发的HG01-0011，HG03- 0005和XK05- 104- 0059工业产品生产许可证，并于1997年通过IS09002质量体系认证（注册号1997B176）。
主要产品及其性能
09CrCuSb（企业代号ND）是由江阴钢厂、机械工业部上海材料研究所、中石化北京设计院于1991年联合开发的耐硫酸低温露点腐蚀用钢，1993年获中国石油化工总公司科技二等奖；1995年获国家新产品证书（证书号：264-1995）机械工业部科技进步二等奖；1996年获国家科委举办的第八届新技术、新产品博览会金奖；1997年底经全国压力容器标准化技术委员会、国家技术监督局批准，09CrCuSb耐硫酸露点腐蚀用无缝钢管纳入GB150-98标准；1996年取得冶金部颁发的低中压锅炉用无缝钢管生产许可证（许可证号XK05-104-0059）。
ND钢是目前国内外理想的“耐硫酸低温露点腐蚀”用钢材，ND钢无缝钢管广泛用于制造在高含硫烟气中服役的省煤器、空气预热器、热交换器和蒸发器等装置设备，用于抵御含硫烟气结露点腐蚀。
ND钢还具有耐氯离子腐蚀的能力。
ND钢管主要的考核指标（70℃50%H2SO4溶液中浸泡24h），与碳钢、日本进口同类钢、不锈钢耐腐蚀速率比较：是日本CRIR钢的1.8倍；是1Cr18Ni9钢的2.8倍；是Corten钢的8.6倍;是20g钢的14倍。
济南炼油厂重油催化余热锅炉省煤器，该厂的余热烟气中SO2含量80～305mg/m3,1988年碳钢制造的省煤器，只几个星期就发生腐蚀损坏。
后在设计、制造上反复改进，但均遭失败。
1992年4月采用ND钢，效果明显，运行至今已超过5年多，未发生泄漏。
江汉油田盐化工厂的硫酸换热器，其管程为90%H2SO4，壳程为含水氯气，原使用20#钢管，最长时间不到2个月就腐蚀报废，报废原因为浓硫酸腐蚀，1995年3月换上ND钢管后，至今尚未发生泄漏事故。
上海炼油厂已采用ND钢超过100吨，自1994年4月使用ND钢管替代20g制作2#催化省煤器至1998年2月，安全运行了3年半，而原来用20g只能运行10个月，而且在运行中间还有泄漏现象。
ND钢实际使用寿命比碳钢高5倍以上。
1995年7月采用ND-32×4无缝钢管束制造省煤器，实际运行3年，没有因管子损坏而维修过一次，其经济效益达156万元。
1997年12月在丙烷装置冷却器上采用ND管，至今未修理，开创了ND钢管在炼油厂冷换器上使用的新篇章。
ND钢现已得到普遍应用，被四川东方锅炉集团、济南炼油厂、锦州炼油厂、兰州炼油厂、南京炼油厂、上海炼油厂、镇海化肥厂、四川都江堰电力设备厂、大庆石化厂、汉口电力厂、杭州锅炉厂、茂名石化等30多个用户认可并获得好评。
08Cr2AlMo是为适应用户的要求及热交换器制造厂的要求，由机械工业部上海材料研究所、上海炼油厂、江阴钢厂联合开发的12Cr2AlMoV改进型新钢种，具有高的抗H2S-H2O 系，H2S-HCN-H20系应力腐蚀开裂能力，又具备抗高温硫腐蚀能力和耐稀有机酸腐蚀能力。
其改进特点有三个方面：1、保持了12Cr2AlMoV钢管抗硫化氢应力腐蚀开裂能力；2、通过
100吨直流电弧炉冶炼及炉外精炼，真空脱气，电磁搅拌先进技术手段，使08Cr2AlMo钢的冶金质量及抗腐性能比12Cr2AlMoV有明显提高，在80℃，3%～10% HCl水溶液中的耐蚀性比12Cr2AlMoV高3倍，比10#碳钢高9倍；3、其硬度下降至HB150以下，使其与钢板制造中的硬度匹配比12Cr2AlMoV（HB230左右）更佳。
08Cr2AlMo耐腐硫化氢、氯化氢热交换器专用无缝钢管自九九年一月批量投放市场以来已首先被上海炼油厂、南京炼油厂、大连石油七厂、茂名石化、盐城晨光机械公司等单位选用，有关中石化设计院、所及厂家所需用的各种技术参数，可与江苏兴澄集团公司钢管厂联系后取得。