挡板门技术总结之一 ：合金

中立机械走向世界
挡板门技术总结之一-----------------------------------
合金材料
目 录
目 录 (1)
挡板门工况简述 (2)
挡板门上所使用的合金 (3)
AL-6XN (4)
DIN 1.4529 (6)
C-276 (7)
合金的处理简介 (10)
A．DIN 1.4529 & AL-6XN (10)
C-276 (12)
挡板门工况简述
挡板门是电厂脱硫工程中用于在烟道时隔离烟气的设备,一般的脱硫工程内均使用至少三种挡板门,分别称为进口挡板门(原烟气挡板门),出口挡板门(净烟气挡板门)及旁路挡板门.根据各工程装机容量及具体设计方案的不同,各种门的尺寸也有很大的差异,较小的电厂如装机容量仅为50MW的脱硫工程,其挡板门的尺寸仅为2至3米,但1000MW机组的挡板门其长度则可以达到18米。

挡板门在工作状态下需要承受一定的烟气压力，一般最大为-5000Pa/+5000Pa，根据不同的技术来源，各电厂的烟道工作压力也不尽相同。

挡板门所在烟道内的介质为烟气，以中立项目为例，其入口原烟气与脱硫后净烟气的参数请见下表
项目 单 位 介 质 名 称
入口原烟气 出口净烟气
总干态流量 Nm3/h（干） 1128073 1138250
总湿态流量 Nm3/h（湿） 1202256 1253994
实际流量 Am3/h（湿） 1989346 1850620
总质量流量 Kg/h（湿） 1589213 1632042
温度 ℃1）125 ≥ 80
压力 mbar 0 0
成份
烟气含H2O vol%(湿)
H2O kg/h 55606 92968(液体)
O2vol%(干) 6.875 7.18
CO2vol%(干) 12.65 12.69
mg/Nm3(干) 3104 154
SO2
（6.6%O2）
SO3（假定） mg/Nm3(干) 75 43
HCl mg/Nm3(干) 66 0.66
HF mg/Nm3(干) 27 0.27
飞灰 mg/Nm3(干) 200 30
在上述的烟气介质中工作,挡板门的实际工作温度为原烟气侧 100-180°C, 正常125°C,净烟气侧正常时为80°C,非正常时的温度最高可达200°C,但时间不会超过20分钟。

从上可知，净烟气挡板门与旁路挡板门的净烟气侧，由于只有80°C的工作温度，其叶片将处在一个烟气介质出现结露的工况条件下，从烟气成分中可知烟气结露会形成腐蚀性较强的弱酸性物质，同时也存在着一定的CL-离子腐蚀，因此在材质上要求使用能够在一定温度下的抵抗此类腐蚀的合金。

挡板门上所使用的合金
目前，各厂家在挡板门上使用的各种合金主要有镍基合金DIN1.4529或AL-6XN, 镍基合金DIN2.4605或C276。

后者主要用来制作密封片，其它需要贴附合金的地方则使用前者。

AL-6XN
AL-6XN是种高钼的超奥氏体不锈钢，对于氯化物点蚀，间隙腐蚀具有极佳
的抵抗性，其中铬、钼、镍的含量均可以对酸性溶
解物和氧化氯的溶解物具有抵抗力，而这是以前只
有镍基合金可以达到的。

AL-6XN的卷板图片 高含量的镍(24%)和钼(6.3%)使AL－6XN成为对抗氯离子和应力腐蚀的最佳合金之一。

同时，由于氮的含量，AL-6XN相较于其他普通的奥氏体不锈钢有更好的抗拉强度，同时还具有很好延伸率和冲击值。

AL-6XN在ASME规范中，承受的压力可高于普通316L 75%,比铜镍合金可承受的压力还多2倍。

该种合金的耐应力腐蚀请见下表：
42%MgCl2沸腾液。

我公司主要使用过的该种合金的规格请见下表：
平板合金的化学成分与机械性能请见下表:
C
Mn p S Si Ni .021 0.50- .02- .0002 .39 23.87 Cr Mo Co Cu N Fe 化学成分
20.37
6.23
0.2 0.34
0.214
47.38 屈服强度 抗拉强度 延伸率A50.8
硬度 机械性能
53.5-56KSI
108-110KSI
48
HB163-187
注:上表数据均采自我公司相关材料的材质证明书
序号 名称 规格 (英制)
规格 (公制) 备 注
1 平板 0.1875×96×
200-264 4.76×2437
×
5007-6700
用于叶片轴包覆,旁路门的叶片上平板,框架密封边板,出口净烟气挡板门叶片上风槽,密封片上压条,密封阀阀板等
2 平板
6.34×2437
×5007-6853
在600MW 以下机组目前用得较少,有时在300MW 机组挡板门上用来制作密封边板与旁路门叶片上平板. 3
卷板 4×1220×----
可与1使用在相同的地方
4 卷板 2×1220 叶片面板与框架内的贴衬 5
棒材
3/8”
密封片坚固螺栓与螺母
该材料的各种性能及成分要求符合下列标准的要求: ASME SB-688-01
ASTM B688-96
UNS NOB367
DIN 50049 3.1.B
ASTM A240-04A
EN 10204 3.1.B
平板材料的本身没有任何焊接修补,使用 AL-6XN平板
氩氧脱碳重熔精炼。

并经过退火固溶处理，加热到1,107.22C（2025F）或以上温度后，快速冷却。

与平板相比，卷板的成分中不含Co，其中N与C的含量也较多，但Cu 的含量有一定的提高。

同时在机械性能上二者在抗拉强度、屈服强度及延伸率等指标上基本是一致的。

DIN 1.4529
就其化学成分而言,DIN1.4529G与AL-6XN几乎是相同的,只是Cu的含量增长了0.1%左右,下表是德国ThyssenKerupp VDM公司出产的同类产品的化学成分要求：
Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo N P S min 24 20 bal 0.5 6.0 0.15
max 26 21 0.02 1.0 0.5 1.5 7.0 0.25 0.015 0.01
该种金属的密度较AL-6XN较低,为8.1g/cm3,熔点1320-1390℃,抗拉强度与屈服强度（见下表）均较为相近,我们认为,是在挡板门的制作过程中,AL-6XN与DIN1.4529是可以互相代用的。

屈服强度
R P0.2N/mm2屈服强度
R P1.0N/mm2
抗拉强度
R m N/mm2
延伸率 A5%
295 340 650 35
因为DIN 1.4529与AL-6XN均为面心立方晶格结构,是与合金904L具有类似化学成分的奥氏体不锈钢,但其氮含量提高0.2%左右,钼含量则达到了约为6.5%,氮和钼的提高显著提高了在卤化物介质中的抗点腐蚀和缝隙腐蚀的性能;同时,镍和氮不但保证了金相的稳定性,而且比镍氮含量低的合金降低了热加工或焊接过程中晶间相析出的倾向.出色的耐局部腐蚀加上23-25%的镍含量使合金在氯离子介质中具有尤其突出的耐腐蚀。

ThyssenKrupp VDM公司在氯化物浓度为10000-70000ppm，PH值5-6，工作温度50-68℃的石灰石浆料的各种FGD系统中的试验表明，经过1-2年的试验期，合金基本上没有发生点腐蚀和缝隙腐蚀。

C-276
C-276 通常被认为是万能的抗腐蚀镍-铬-钼合金。

C-276 合金是一个经改进的合金，它的优点在于焊接后可以不用再进行固溶热处理，并在其加工性能上也有了很大的改进。

C-276 合金能够阻止焊接热影响区的晶界沉淀的形成，因
此它的焊接状态的产品可适用于大多数化学工程处理的用途。

当 C-276 合金的焊接接头受到环境的腐蚀后，应该考虑使用 C-22® 合金作为焊接的填充金属。

C-276 合金适用于各种含有氧化和还原性介质的化学流程工业.较高的钼、铬含量使合金能够耐氯离子的侵蚀。

钨元素也进一步提高了其耐腐蚀性。

对于局部腐蚀和氧化还原介质都有很好的抵抗能力。

由于 C-276 合金的多用性，即使车间反应条件可能不理想，在多种生产目的的工厂中它也能被广泛使用。

C-276 合金对于不同的化工环境也有优越的抗腐蚀能力，包括三氯化铁和二氯化铜，热的污染溶液（有机或无机），甲酸、乙酸、醋酸酐等强氧化剂以及海水、盐水溶液环境等。

由于 C-276 合金对于在大多数洗涤器中可能遇到的硫化物和氯离子有很好的抗力，它也能用于烟气脱硫系统。

C-276 合金对于点状腐蚀和应力腐蚀开裂都有杰出的抗力。

同时，它也是少数可以承受湿氯蒸汽、次氯酸盐、二氧化氯腐蚀作用的材料之一。

可用多种加工方法加工制造
用C-276加工的密封片C-276 合金可以锻造、热镦锻和冲挤加
工。

虽然该合金有较快的加工硬化倾向，但能
很好的经受深冲、拉拔、压制成形及冲孔等。

C-276 合金可以用所有常用的焊接方法焊接，但我们不推荐在腐蚀环境下使用的部件
用氧乙炔焊和埋弧焊方法焊接。

要特别注意焊接时采取一定的预防措施以防止过度热输入。

一般情况下， C-276 合金都是在 1121℃ 作固溶热处理并随后快速淬冷。

如果可能的话，经热加工的部分最好能在最后制造或安装前进行固溶热处理。

在挡板门上，我们一般仅使用厚度为0.25mm的卷板制作密封片。

ThyssenKrupp VDM公司出产的该种合金成分及化学性能如下：
Cr 15.85% Ni 58.289% Mn 0.47% Si 0.02% Mo 15.76% Fe 5.55% S 0.003% P 0.005% Co 0.13% C 0.004% V 0.16% W3.51%
该合金的机械性能为: 屈服强度64235PSI 抗拉强度123250PSI,延伸率A50 53 硬度 HRB 93
C-276 卷板的图片C-276加工的密封片
合金的处理简介
在挡板门制作过程中,主要的合金加工步骤为1.4529与AL-6XN合金的焊接，剪切与钻孔，同时对AL-6XN的合金棒材进行拉拨、搓丝，来加工密封片用的紧固螺栓与螺母。

A．DIN 1.4529 & AL-6XN
1.4529与AL-6XN的加工性能基本相同，适合于冷、热加工和机加工，但由于具有高强度，冷、热加工时需要有大功率的加工设备。

加热：
1．在热处理之前及热处理过程中应始终保持工作的清洁。

2．在热处理过程中不能接触磷、硫、铅及其它低熔点金属，否则会损害材料的性能，应注意清除诸如标记漆、温度指示漆、彩色蜡笔、润滑油、燃料等污物。

3．燃料中的含硫量越低越高，天然气中的含硫量应低于0.1%，重油中硫含量应少于0.5%
4．考虑到温度控制和保持清洁的需要,最好在真空炉或气体保护炉中进行热处理。

5．也可以在箱式炉或燃气炉中加热，但炉气必须洁净并以中性至微氧化性为宜，应避免炉气在氧化性和还原性之间波动，加热火焰不能直接烧向工件。

热加工
1．热加工的温度范围为1200-900℃，冷却方式为水淬或快速空冷。

2．加热时，可直接将材料送入已升温至最高工作温度的炉子中，保温足够的时间后（每100mm的厚度需要60分钟保温时间）迅速出炉，
在规定范围的高温段进行热加工是为了得到最佳的性能。

热加工后要
进行固溶处理。

冷加工：
1．1.4529与AL-6XN的加工硬化率较大，因此需要对加工设备进行挑选，冷加工材料应为固溶热处理状态，并且在冷加工量较大时材料可应进行中间退火。

2． 若冷加工量大于15%，则需要对工作进行二次固溶处理。

热处理
1．1.4529与AL-6XN的因溶处理温度为1150-1200℃，最适宜的温度是1170℃。

2．厚度大于1.5mm的材料冷却方式为水淬,厚度小于1.5mm的材料也可采用快速空冷 。

3．在热处理过程中，以直接送入已升温最高工作温度的炉子中，并且必须保持工件清洁。

去氧化皮及酸洗
1．1.4529与AL-6XN 合金的表面氧化物和焊缝周围的焊渣的附着性比低合金不锈钢更强，推荐使用细晶砂带或细晶砂轮进行打磨。

2．在用HNO3/HF混合酸进行适当的时间和温度酸洗前必须小心打磨或盐
浴预处理将氧化膜打碎。

机加工：
1.4529与AL-6XN应在热处理之后进行机加工，由于材料的加工硬化，因此宜采用比加工低合金标准的奥氏体不锈钢的切削速度和重进刀进行加工，才能车入已冷作硬化的表层下面。

焊接：
在挡板门的制作过程中，焊接是最关键的步骤之一。

我们将在其它章节中作专门介绍。

C-276
加工和热处理
1.C-276可以通过传统生产工艺制造和加工。

2.在热处理之前及热处理过程中应始终保持工件清洁和无污染。

3.应充分考虑到该合金在1000℃-600℃间快速冷却时对敏化的敏感性。

4.在热处理过程中不能接触硫、磷、铅及其它低熔点金属，否则会损害合金的性能，应注意清除诸如标记漆、温度指示漆、彩色蜡笔、润滑油、燃料等污物。

5.燃料中的含硫量越低越好，天然气中的含硫量应少于0.1%，重油中的硫含量应少于0.5%。

6.加热炉的炉气以中性至微氧化性为宜，应避免炉气在氧化性和还原性之间的波动，加热火焰不能直接烧向工件。

热加工
1．C-276的热加工温度范围是1200-950℃，冷却方式为水冷或快速空冷。

2．为保证最佳的防腐性能，热加工后应进行热处理，工件应直接加入已升温的热处理炉。

冷加工
1．C-276的加工硬化率大于奥氏体不锈钢，因此需要对加工设备进行挑选。

工件应为固溶处理态，并且在冷轧过程中应有中间退火。

2．若冷轧变形量大于15%，则需要对工件进行二次固溶处理。

热处理
1．C-276的固溶处理温度是1100-1160℃。

2．冷却方式为水淬，厚度小于1.5mm的材料也可采用快速空冷.若采用空冷,则应在2分钟以内从1000℃冷却至600℃。

3. 在热处理过程中,必须保持工件的清洁。

去氧化皮
1．C-276的表面氧化物和焊缝周围的焊渣的附着性比不锈钢更强，推荐使用细晶砂带或细晶砂轮进行打磨。

2．在用HNO3/HF混合酸进行酸洗前必须喷砂或打磨将氧化膜打碎。

机加工
由于C-276对加工硬化敏感，因此宜用低切削速度和重进刀进行加工，才能车入已冷作硬化的表层下面。

焊接 关于焊接将作专门的介绍。