特种材料在石化领域的应用

室温
0.46
室温
0.63
室温
0.10
室温
0
65
0.010
45
室温
62
室温
10
190
20
190
0.5
35
100
0.0025 0.0015 0.05 0.33 0.001 0.009
介质 HCl（通空气）
HCl（通氮气）
1
35
60
100
2
60
100
0.003 0.004 0.46 0.016 6.9
浓度 （﹪）
1
材料名称 工业纯钛
Ti－32Mo Ti－0.2Pd Ti－0.3Mo－主要成分和使用特性
主要成分
使用特性
Ti－99%以上
耐湿氯气、多种氯化物，硝酸（除含水极低）醋酸及
各种氧化性介质腐蚀，耐含氧化剂的还原性酸、耐硫
化物及海水腐蚀；不推荐在强还原性条件下使用。
3.175
35
9
HCl5%+CuSO40.05%
HCl5%+CuSO41%
HCl5%+CuSO40.05% HCl5%+CuSO40.5% HCl10%+CuSO40.05% HCl10%+CuSO41% HCl10%+CuSO40.05% HCl10%+CuSO40.5% HCl5%+ CrO40.5%
5
7.5 10
15 20 37 1
3
5 7.5 10 15 20
（续）
温度 腐蚀率（mm/a） （℃）
35
0.009
60
1.07
35
0.28
35
1.07
60
6.8
35
2.4
35
4.4
35
15
35 沸腾
0.003 0.0025～2.0
0.13
35
6.1
沸腾
0.28
35
0.48
35
0.76
35
1.65
35
3
苯（含微量盐酸氯 蒸气与液相
化钠）
四氯化碳
蒸气与液相
四氯乙烯（稳定） 100％蒸气与液
相
四氯乙烯（含水） 蒸气与液相
——
—— ——
——
0.005（80℃）
—— ——
——
0.005 0.0005
0.0003
4
(续)
介质 三氯甲烯烷 三氯甲烷（含水） 三氯乙烯 三氯乙烯（稳定）
甲醛 甲醛+25%硫酸
表 2 工业纯钛的腐蚀数据
2
介质 醋酸 蚁酸 草酸 乳酸 甲酸
丹宁酸 柠檬酸 硬脂酸 盐酸
硫酸
硝酸
磷酸
铬酸 硝酸＋盐酸 硝酸＋硫酸
浓度（％）
100 50 5 10 10 25 10 25 50 25 50 100 1 5 10 20 35 5 10 40 60 80 37 64 95 10 30 50 20 1﹕3 3﹕1 7﹕3 4﹕6
我国第一台尿素中试生产用的钛—钢压力容器，完成了我国第一台大型 复合板压力容器——24 万吨/年 CO2 汽提塔的制造。为我国化肥工业发展作 出了重大贡献，该工程获全国科技大会奖。
合肥通用机械研究所为台州电厂成功地研制了 12.5 万千瓦全钛凝汽器， 该项目由于成绩突出获机械部科技进步奖。有力推动了滨海电站、核电站用 钛的迅速发展。
用。
Ti－5A1－0.005B
中强度钛合金，在海水及氧化性介质中耐蚀性与工业
纯钛接近，用于上述环境
Ti－6A1－4V
高强度钛合金。在海水及氧化性介质中耐蚀性与工业
纯钛接近，用强度要求高的部件。
三、钛及钛合金在大型石化设备上的应用 1983 年，由国务院副总理方毅亲自批示成立中国四联钛设备设计制造公
司，在短短的几年时间中，在机械工业用钛方面做出了显著业绩，促进了我 国机械工业用钛的大发展。
68Ti－32Mo
耐强还原性酸、高温稀硫酸、盐酸、磷酸、低浓度氢
氟酸、不推荐用于氧化性条件
Ti－0.2Pd
耐氧化介质、抗缝隙腐蚀、不易产生氢脆。
Ti－0.3Mo－0.8Ni
耐硝酸、铬酸等氧化性介质、改善了工业纯钛在还原
性介质中的耐蚀性，抗缝隙腐蚀，能取代工业纯钛在
高温海水、盐水、湿氯气等高温、高浓度氯化物中使
燕山石化、金山石化、辽阳石化、江苏索普等企业引进的设备的国产化, 数十台大型钛及钛合金设备都在运行之中，取得了良好的经济效益。
为开发钛机械制造和推广钛的应用。国内做了大量的基础研究和应用开 发，合肥通用机械研究所主编的“钛设备设计制造和应用”一直是国内钛设 备设计制造的基础技术指导文件，目前“钛制压力容器”国家标准已经问世。 四、钛及钛合金在各种介质中的腐蚀数据
6
69.5
35
60
100
270
70
190
290
98
35
0.011 0.0079 0.019
1.2 0.38 1.1 0.002
H2SO4（自然通气）
1
室温
0.0025
60 沸腾
0.008 9
2
60
3
室温
0.008 0.005
60
0.013
介质
浓度 （﹪）
温度 （℃）
（续）
腐蚀率（mm/a）
7
H2SO4（自然通气）
HCl5%+ CrO41% HCl10%+NaClO32.5% HCl10%+NaClO35%
HCl10%+Ti4+1g/L HCl20%+Ti4+5.75g/L
HCl5%+HNO31％ HCl5%+HNO35％ HCl8.5%+HNO33％ HCl1%+HNO35％ HCl+HNO31（王水）
钛铸锻件主要用于化工、石油、轻工、纺织、海洋、电力、冶金、机械 等部门。主要制品为泵叶轮、泵壳、阀体、涡轮、风机叶轮、船用推进器叶 轮、压缩机机壳、管件、离心机转鼓、气垫船的水力喷射推进器的叶轮等。
钛的相对密度小、强度高、比强度高。钛的热导率比碳钢低得多，与不 锈钢接近。 二、主要成分和使用特性
目前主要的钛及钛合金有如下几种： 工业纯钛（Unalloyed Titanium） （TA1、TA2、TA3） Ti－32Mo 合金 Ti－0.3Mo－0.8Ni Ti－0.2Pd TA5 Tc4 主要成分和使用特性如表 1
表3 介质
HNO3
钛在无机酸中的腐蚀率 浓度 温度
（﹪） （℃）
腐蚀率（mm/a）
5
35
100
10
35
60
100
20
35
60
100
290
30
35
60
100
190
200
40
35
60
100
190
200
50
35
60
100
190
60
35
60
100
190
65
165
0.002 0.015 0.004 0.012 0.023 0.0045 0.017 0.0038 0.36 0.0069 0.022 0.10 1.5 3.5 0.0058 0.0175 0.05 2.8 5.0 0.0058 0.010 0.18 2.8 0.0071 0.008 0.05 1.5 0.08
石油化工设备腐蚀防护新技术研修班资料
特种材料在石化领域的应用
合肥通用机械研究所 唐懿
中国石化集团炼油化工继续教育齐鲁培训基地 二〇〇四年七月
特种材料在石化领域的应用
第一章 钛及钛合金 一、概 述
钛的储藏量非常丰富，在地壳外层 16ｋｍ的范围内含有 0.4﹪的钛。其 含量在金属中仅次于铝、铁和鎂，占第 4 位。据美国矿业局统计（未计入中 国），世界上两种主要钛矿即钛铁矿和金红石的储量（按钛含量计）分别已 达到 9.05 亿ｔ和 1.35 亿ｔ，共为 10.4 亿ｔ。而中国钛的储量为 4.8 亿ｔ， 居世界首位。世界钛矿产量（按含钛量计），钛铁矿为 427.2 万ｔ，金红石 为 39.5 万ｔ，共计 466.7 万ｔ。钛矿绝大部分用作颜料，只有少部分制成 金属钛。如美国ＴｉＯ２矿的 93﹪用作颜料，仅 7﹪用于金属。钛矿先在海 绵钛厂中经过氯化成为四氯化钛，再用鎂或钠还原成海绵钛，成为熔炼钛的 原料。据日本钛协会报告，世界各国海绵钛的年生产力已达到 12-16 万ｔ， 其中日本 3.44 万ｔ、美国 3.22 万ｔ、英国 0.5 万ｔ、俄罗斯 4.5 万ｔ、中 国 0.3 万ｔ。在真空条件下将海绵钛和废钛熔炼成为钛锭。世界上钛锭生产 能力约为 14 万ｔ／年。加工钛的设备如压机、轧机等，常与加工钢材的压 机、轧机共用，因此一般不能笼统地统计钛加工材料的生产能力。近年世界 钛材年产量约近 15-20 万ｔ。我国年钛材产量 3000ｔ。
氢氧化钠
氢氧化钾
氢氧化铵 碳酸钠
氨（含氢氧化钠 2%） 氯化铁
氯化亚铁 氯化亚铅 氯化亚铜
氯化铵 氯化钙 氯化铝 氯化镁 氯化镍 氯化钡 硫酸铜 硫酸铵 硫酸钠 硫酸亚铅 硫酸亚铜
硝酸根
浓度（%）
室温
蒸气与液相 ——
99%，蒸气与液相 99 37 50 10 20 50 73 10 25
—— —— —— —— —— —— —— <0.127 <0.0025 —— —— ——
H2SO45%+CuSO40.25% H2SO45%+CuSO40.5%
H2SO45%+CuSO40.1% H2SO430%+CuSO40.25%
H2SO430%+CuSO40.5% H2SO465%+CuSO41% H2SO410%+Fe2(SO4)32g/L H2SO410%+Fe16g/L H2SO417%+ Fe2(SO4)37～8% H2SO45%+CrO30.5% H2SO430%+ CrO30.5% H2SO440%+MnO35% H2SO440%+Ti4.8g/L H2SO490%+HNO310% H2SO470%+ HNO330% H2SO430%+ HNO370% H2SO410%+ HNO390% H2SO410%+ HNO390%
腐蚀率（mm/a）
中等温度
沸腾
—— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— 0.002（95℃） —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——
0.0003 0.127 0.0025 0.0025 0.127 0.305 0.020 <0.127 0.0508 0.127 <0.127 0.305 2.743 —— <0.127 —— —— <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 ——
钛材用途可分为航空和非航空两大类。美国钛材大部分用于航空，如美 国航空用钛约占钛材总消费量的 70﹪。非航空用钛主要为化工用钛。日本、 俄罗斯、联邦德国、英国以及我国的钛材都有 80﹪～90﹪的钛材用于化工过 程设备，主要是利用钛的优异的耐蚀性。
世界上所生产的各类钛材中，锻件的比例高是由于航空工业所用锻件较 多，化工设备所用的钛锻件比例相对较低。世界非航空（民用）钛材中锻件 约占 12﹪、铸件占 2﹪。世界上，俄罗斯、美国、日本、联邦德国是钛铸锻 件的主要生产国。中国铸钛件也已具有年产约上百吨的能力。
室温 0.000 0.000 ﹤0.127 0.008 0.000 —— —— —— —— ﹤0.127 ﹤0.127 ﹤0.127 0.000 0.000 0.175 1.340 6.660 0.000 0.230 1.80 0.60
15 0.000 0.000 0.0025 0.000 0.000 0.097 ﹤0.127 0.000 ﹤0.127 ﹤0.127 ﹤0.127
30
0.000
28
0.0025
20
<0.127
20
0.0708
40
0.000
30
0.000
10 50 10 10 25 10 5∽10 20 20 饱和 50 饱和 10 30 11
0.000 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 <0.127 5 <0.127 <0.127
H2SO4（氯饱和）
HCl（通空气）
8
4
60
1.7
5
室温 0.0025～0.2
4.8
60
24
沸腾
0.25
10
室温
1.8
40
室温
0.6
60
室温
15
80
室温
95
0
95
0.010
95
0.010
37
0.06
95
0.09
37
0.06
38
0.08
沸腾
0.13
沸腾
0.13
60
0.13
95
0
95 室温 100
0 0.015 钝态
腐蚀率（mm/a） 中等温度
0.000 —— —— —— —— —— —— 2.440（100℃） 7.620（100℃） —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——
沸腾 0.00 29.390 —— —— 0.038 0.028 1.270 —— —— ﹤0.127 ﹤0.127 ﹤0.127 0.345 6.530 40.807 —— —— 13.01 —— —— —— —— ﹤0.127 ﹤0.127 —— 6.400 17.600 —— ﹤0.127 ﹤0.127 —— —— ——