1 之前介紹組合式減壓閥在國(guó)華惠州熱電應(yīng)用,現(xiàn)在介紹脫硫鎳合金閥門概述 脫硫鎳合金閥門我國(guó)火電廠的煙氣脫硫(fluegasdesulfuriza2tion—FGD)方法基本上是以石灰石/石膏濕法為主,世界約有90%的電廠采用這種方法。在濕法脫硫裝置中,大量使用各種不同規(guī)格和種類的閥門,其中主要是蝶閥。因此,開發(fā)針對(duì)該系統(tǒng)應(yīng)用的蝶閥,正確選擇閥門的材料和結(jié)構(gòu)形式,提高閥門的密封性能,解決閥門的腐蝕和磨損問題,延長(zhǎng)閥門的使用壽命,降低制造成本,就成了保證FGD裝置安全運(yùn)行的關(guān)鍵。 2 脫硫鎳合金閥門工況條件 FGD系統(tǒng)中,處理的介質(zhì)主要是生石灰、石灰石粉、石灰石漿液、石膏漿液、石膏粉和含粉塵的SO2煙氣。這些介質(zhì)中含有不溶解或部分溶解的固體顆粒,閥門的密封部件接觸高速流動(dòng)的介質(zhì),不但會(huì)發(fā)生磨損,還伴隨著腐蝕的發(fā)生。在這種條件下,閥門的工作壽命與諸多因素有關(guān),如流速、壓差、溫度、含固量、顆粒大小、硬度以及操作的頻繁程度等等。 石灰石和石膏的莫式(Mohn’sscale)硬度在2~3之間,生石灰的莫氏硬度在2~4之間。一般認(rèn)為,莫氏硬度≥6.0的物質(zhì)對(duì)閥門和管道具有較強(qiáng)的磨損作用,石灰石漿液和石膏屬于具有中度磨損作用的介質(zhì)。 3 腐蝕 上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有:減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥根據(jù)對(duì)各種腐蝕失效情況的分析,以及在已有的FGD設(shè)備中進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明,F(xiàn)GD裝置的使用壽命主要取決于裝置所選用材料的耐腐蝕性能,點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕是常發(fā)生的腐蝕。如果閥門和蝶板全部采用襯膠結(jié)構(gòu),就不存在點(diǎn)腐蝕問題。但是,對(duì)于口徑大于DN600的蝶閥而言,蝶板依靠包覆橡膠或尼龍來抵御點(diǎn)腐蝕,在制造技術(shù)上比較麻煩,包覆層一旦脫落,會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重事故。大型電廠是連續(xù)運(yùn)行的,要求脫硫裝置也能夠不間斷連續(xù)運(yùn)行。因此,在FGD系統(tǒng)中,大口徑蝶閥的蝶板必須用特殊合金制成。 FGD系統(tǒng)中,在吸收塔中相遇的介質(zhì)—煙氣和吸收漿液是產(chǎn)生一系列腐蝕問題的根本原因,其中吸收漿液本身的腐蝕性不強(qiáng),材料方面較容易解決,而煙氣冷凝物的腐蝕性卻特別強(qiáng)。煤燃燒后,其產(chǎn)物的水溶液形成酸,包括硫酸、亞硫酸、鹽酸等。煤中所含的氯化物和氟化物使腐蝕問題變得更嚴(yán)重,這些物質(zhì)也會(huì)由吸收漿液帶進(jìn)系統(tǒng)中來。其中氟化物量很少,但氯化物的濃度可能會(huì)很高。由于含有酸以及氯化物的酸性水解作用,會(huì)使pH值變得很低。同時(shí),溫度升高則會(huì)加劇裝置的腐蝕。腐蝕的類型有縫隙腐蝕、點(diǎn)腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂(晶間腐蝕和穿晶型腐蝕)、氣泡腐蝕和沖刷腐蝕等。
(1)縫隙腐蝕腐蝕以裂縫的形式出現(xiàn)(圖1),發(fā)生在因氧氣供應(yīng)不足致使鈍化膜破壞的部位。在縫隙中的電解質(zhì)由于擴(kuò)散遲緩而比在縫隙外面的電解質(zhì)更缺氧。另外,陽極的氯化物會(huì)發(fā)生水解作用,使縫隙里的液體大多呈酸性。加上放熱反應(yīng)促使局部蒸發(fā),使縫隙里的電解質(zhì)濃度越來越高。材料的縫隙腐蝕主要取決于介質(zhì)的溫度、濃度和通風(fēng)條件。它可能出現(xiàn)在材料中,也可能出現(xiàn)在不同的材料之間,至少其中有一種材料是金屬,比如圖1中的塑料墊圈部位或附著沉積物的金屬表面。防止發(fā)生此類腐蝕的方法是更換材料,在合金中提高Cr、Mo元素含量,尤其是Mo元素的含量。
(2)點(diǎn)腐蝕腐蝕在金屬或合金鈍化膜的局部發(fā)生(圖2)。如果鈍化膜再生得不夠快,也就是新的鈍化膜形成得不夠快,這種腐蝕就會(huì)加速,使腐蝕深度加深。一般在含有氯化物的水溶液中可以觀察到點(diǎn)腐蝕。防止發(fā)生此類腐蝕的方法是更換材料,增加合金中的Cr和Mo元素,尤其是Mo元素的含量,并稀釋強(qiáng)腐蝕液及強(qiáng)化鈍化膜(電化學(xué)方法)。 (3)應(yīng)力腐蝕開裂在張應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)的作用下,在金屬材料中產(chǎn)生裂紋的一種腐蝕。根據(jù)材料和腐蝕介質(zhì)的不同,會(huì)出現(xiàn)穿晶間型和晶間型裂紋。對(duì)于壓力較低的FGD裝置而言,閥門承受的應(yīng)力水平很低,基本不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。
(4)氣泡腐蝕和沖刷腐蝕由于鈍化膜和材料的表面機(jī)械應(yīng)力過高產(chǎn)生的一種腐蝕。在氣泡腐蝕中(圖3),氣泡爆裂是造成鈍化膜破裂的主要原因。而在沖刷腐蝕中(圖4),高流速和介質(zhì)中夾帶的固體粒子是主要原因。防止發(fā)生此類腐蝕的方法是提高抗機(jī)械應(yīng)力和耐腐蝕能力,降低流速,防止出現(xiàn)湍流。 在防止縫隙腐蝕和點(diǎn)腐蝕的措施中,都提及更換合金材料,其中提高Cr和Mo的含量是重要的一項(xiàng)措施。合金元素對(duì)鎳合金及奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和超級(jí)不銹鋼材料的影響,由于鋼的化學(xué)成分不同,使用條件的變化,其結(jié)果差異較大。 4 各種元素在合金中的作用 (1)CC是強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定奧氏體、擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素。C形成奧氏體的能力約為Ni的30倍,C是一種間隙元素,通過固溶強(qiáng)化可以顯著提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度,還可以提高在高濃度氯化物溶液中的耐應(yīng)力腐蝕的能力。但是,在奧氏體不銹鋼中,C常常被視做有害元素。這主要是由于在耐腐蝕用途中的一些條件下(比如焊接或450~850℃加熱),C可與鋼中的Cr形成高Cr的 Cr23C6型碳化物,從而導(dǎo)致局部Cr的貧化,使鋼的耐蝕性特別是耐晶間腐蝕性能下降,所以一些新鋼種的C含量一般控制在0.02%以下。隨著C含量的降低,鋼的晶間腐蝕敏感性降低,當(dāng)C含量低于0.02%才有明顯的效果。一些試驗(yàn)指出,C還會(huì)增大點(diǎn)腐蝕傾向。由于C的有害作用,不僅在奧氏體不銹鋼及鎳基合金冶煉過程中應(yīng)該要求控制盡量低的C含量,在隨后的熱和冷加工及熱處理等過程中也要防止表面的增C,以及表面Cr的碳化物的析出。 (2)CrCr是奧氏體不銹鋼中非常重要的合金元素,奧氏體不銹鋼的不銹性和耐蝕性,主要是在介質(zhì)作用下Cr促進(jìn)了鋼的鈍化并使鋼保持穩(wěn)定鈍態(tài)的結(jié)果。在奧氏體不銹鋼中,隨著Cr的增加,一些金屬間相(如σ相)的形成傾向增大。當(dāng)鋼中含有Mo時(shí),Cr含量的增加還會(huì)促進(jìn)另外一些金屬間相的形成,這些相的析出顯著降低鋼的韌性及塑性,在一些條件下還降低鋼的耐蝕性。Cr是強(qiáng)碳化物形成元素,碳化物的形成會(huì)對(duì)鋼的性能產(chǎn)生重要影響。Cr對(duì)奧氏體不銹鋼影響大的是耐蝕性,主要表現(xiàn)為提高鋼的耐氧化性介質(zhì)和酸性氯化物介質(zhì)的性能,在Ni及Mo和Cu的復(fù)合作用下,提高鋼耐一些還原性介質(zhì)(如有機(jī)酸、尿素和堿介質(zhì))腐蝕的性能,還提高耐局部腐蝕如晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕以及一些條件下應(yīng)力腐蝕的性能。Cr可以增大C的溶解而降低Cr的貧化度,有利于耐晶間腐蝕。另外,還可以顯著提高鋼種抗氧化、抗硫化和抗融鹽腐蝕等的性能。 (3)NiNi是奧氏體不銹鋼中的主要合金元素,其主要作用是形成并穩(wěn)定奧氏體,使鋼獲得*奧氏體組織,從而使鋼具有良好的強(qiáng)度、塑性和韌性的配合,并具有良好的冷熱加工性能以及焊接、低溫和無磁等性能,提高鋼種熱力學(xué)穩(wěn)定性。由于表面膜穩(wěn)定性的提高,使鋼還具有更加優(yōu)異的耐一些還原介質(zhì)的性能。 (4)MoMo的主要作用是提高鋼在還原性介質(zhì)中(如硫酸,磷酸及一些有機(jī)酸和尿素環(huán)境)的耐蝕性,并提高鋼的耐點(diǎn)蝕及縫隙腐蝕等性能,Mo的耐點(diǎn)腐蝕和耐縫隙腐蝕能力相當(dāng)于Cr的3倍。實(shí)驗(yàn)指出,Mo只有在鋼中Cr含量較高時(shí)才有效。 (5)NN早期主要是用于奧氏體不銹鋼中節(jié)Ni。近年來,N也成為一種重要的合金成分。N的作用除替代部分Ni以節(jié)約貴重元素Ni外,主要是作為固溶強(qiáng)化元素提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度,但并不顯著損害鋼的塑性和韌性。同時(shí),N提高鋼的耐腐蝕性能,特別是耐局部腐蝕,比如耐晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕等?,F(xiàn)在N含量達(dá)到0.8%~1.0%水平的高氮奧氏體不銹鋼已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn),并得到實(shí)際應(yīng)用。 (6)CuCu作為合金元素的作用是顯著降低CrNi奧氏體不銹鋼的冷作傾向,提高冷加工成型性能。與Mo相配合,進(jìn)一步提高含Mo不銹鋼在還原性介質(zhì)中的耐蝕性,*。其機(jī)理是Cu的加入加速了不銹鋼中Mo的溶解,形成鉬酸根,強(qiáng)烈促使不銹鋼中Cr的鈍化及Cr向表面膜中富集,從而提高耐蝕性。如在硫酸或磷酸環(huán)境,在濕法脫硫系統(tǒng)環(huán)境下,pH=6.4~4.5氯離子濃度在5%以下,溫度在70~80℃的還原性介質(zhì)條件下,904L(00Cr20Ni25Mo4Cu)可以應(yīng)用的很好。 (7)SiSi是強(qiáng)烈形成鐵素體元素,Si對(duì)奧氏體不銹鋼性能的重要影響主要表現(xiàn)在耐蝕性上,Si含量越低,耐固溶態(tài)晶間腐蝕性能越好。但是目前的冶煉技術(shù)對(duì)Si含量的低值控制(如Si<0.001%),很難達(dá)到。當(dāng)Si含量在0.8%~1.0%時(shí),鋼的固溶態(tài)晶間腐蝕傾向達(dá)到大。Si含量的提高可以改善鋼種在濃硫酸環(huán)境中的耐蝕性,但是沒有商業(yè)使用價(jià)值。 (8)MnMn元素對(duì)合金組織結(jié)構(gòu)沒有太大的影響。少量的Mn可以節(jié)Ni。Mn容易和S形成MnS,這樣會(huì)導(dǎo)致CrNi氏體不銹鋼耐氯化物點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕能力的下降。 (9)Ti/Nb奧氏體不銹鋼中的Ti和Nb,主要是作為穩(wěn)定化元素加入,以防止敏化態(tài)晶間腐蝕的發(fā)生(機(jī)理是Ti/Nb和C結(jié)合,減少C和Cr的結(jié)合幾率)。Ti/Nb是促鐵素體元素,增加強(qiáng)度,降低韌性和塑性。發(fā)展超低C是解決方法。 (10)SS降低鋼材的熱塑性。S含量高,易生成MnS,MnS易溶于酸性氯化物溶液(如濕法脫硫環(huán)境),成為腐蝕源,導(dǎo)致耐點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕性能降低。S含量越低越好。 (11)PP是一種有害元素。P含量高時(shí)會(huì)沿晶界偏析析出,增強(qiáng)了晶間腐蝕敏感性(如尿素級(jí)不銹鋼的含P量要求極低)。 (12)WW元素在奧氏體不銹鋼中很少使用。在一些高等級(jí)Ni-Cr-Mo合金中添加,對(duì)于合金的耐點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕作用明顯,其作用類似于Mo,相當(dāng)于Cr的1.5倍多,是一種有益元素。 (13)稀土元素早期加入稀土元素(如B、V等)只是為了提高含Mo和Cu的高鉻鎳不銹鋼的熱塑性。后來發(fā)現(xiàn),稀土元素可以改善鋼中的耐腐蝕性能,其機(jī)理主要是稀土元素有明顯的脫S作用,隨著鋼中稀土的含量增加,S含量降低。 鎳合金詳細(xì)介紹: LC-Ni99(2.4068) 鎳合金 鎳合金 鎳具有良好的力學(xué)、物理和化學(xué)性能,添加適宜的元素可提高它的抗氧化性、耐蝕性、高溫強(qiáng)度和改善某些物理性 能。
■高鎳合金可應(yīng)用于以下行業(yè): 1.熱處理工業(yè)。如爐輥、鐘式爐及退火爐等。 2. 煅燒爐。如用其來煅燒生產(chǎn)高性能剛玉,煅燒鉻鐵礦,以生產(chǎn) 鉻鐵合金,回收在石油化工中用作催化劑的鎳。 3.化工和石油化工,用其制備新的蒸汽裂化粗汽油爐,以生產(chǎn) 氫等。 4.自動(dòng)化裝置。如催化支撐系統(tǒng),火花塞。 5.核工業(yè)用清洗設(shè)備,如核廢料清除。 6.鋼鐵 工業(yè)。如直接還原鐵礦石工藝,生產(chǎn)海綿鈦。 ■鎳合金在汽車行業(yè)中的應(yīng)用 1、閥門密封件。具有抗氧化、耐高溫和抗硫化作用的優(yōu)良性能。 2、噴涂材料。
5 FGD介質(zhì)條件下選材 閥門與介質(zhì)接觸部分如蝶閥的蝶板、球閥的閥體、球體和閥桿等的金屬材料必須具有耐點(diǎn)蝕能力。金屬材料的抗點(diǎn)蝕能力一般用抗點(diǎn)蝕當(dāng)量數(shù)PREN(PittingResistanceEquivalentNumber)表示(表1)。計(jì)算PREN有幾種不同的經(jīng)驗(yàn)公式,耐蝕不銹鋼常用的公式是 PREN=Cr%+313×Mo%+16×N%(如含W,也要計(jì)算在內(nèi),為115×W%) ①PREN是對(duì)*退火不銹鋼的臨界點(diǎn)蝕溫度和平衡組成的函數(shù)關(guān)系作統(tǒng)計(jì)回歸得到的,Cr、Mo和N不是真正獨(dú)立的變量,也不能相互代替,PREN值可用于為不同鋼的耐蝕性分級(jí),但2或更小的差別不應(yīng)看作是顯著的區(qū)別。 ②合金926是蒂森克虜伯(ThyssenKrupp)VDM公司開發(fā)的一種超級(jí)奧氏體不銹鋼。 ③括號(hào)外的鋼牌號(hào)除SAF2205、SAF2207為瑞典開發(fā)的雙相不銹鋼和超級(jí)雙相不銹鋼種以外,其余的均為美國(guó)ASTM牌號(hào)。 根據(jù)早期國(guó)外某些國(guó)家燃煤電廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),在脫硫裝置中,幾乎全部是采用316LN(1.4429)、317LN(1.4439)以及904L(1.4539),這些合金即使在脫硫系統(tǒng)正常的使用條件下也會(huì)發(fā)生腐蝕。由于工作條件日趨苛刻,這類合金如今已很少在FGD中應(yīng)用。
雙相不銹鋼是指奧氏體+鐵素體兩相均獨(dú)立存在的結(jié)構(gòu)鋼,Mo含量至少占25%~30%,是歐州國(guó)家開發(fā)的合金,其性能也相當(dāng)優(yōu)良,價(jià)格比HasloyC便宜。由于雙相鋼中兩相均具有適宜的比例,它兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特性,相對(duì)于一般的奧氏體不銹鋼來說,雙相鋼對(duì)于局部腐蝕,特別是應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和腐蝕疲勞等比較有效。從耐點(diǎn)蝕當(dāng)量來看,雙相鋼SAF2205/SAF2507比904L好。價(jià)格相對(duì)于一些超級(jí)奧氏體不銹鋼(通常把耐點(diǎn)蝕當(dāng)量高于40的奧氏體不銹鋼,稱為超級(jí)奧氏體不銹鋼),如904L和926等便宜很多。目前,雙相不銹鋼獲得了大量的應(yīng)用。 在煙氣吸收塔腐蝕負(fù)荷較弱的區(qū)域,或中等強(qiáng)度負(fù)荷區(qū),越來越被廣泛采用的合金材料是Cronifer1925hMo-926合金(1.4529)和Nicrofer3127hMo-31合金(1.4562)。這些不銹鋼除Ni含量高以外,其中含有的Mo和Cr,在與Ni的共同作用下,保證了這些材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,在蝶閥的蝶板和閥桿上使用效果*(表2)。
6 結(jié)語 煙氣脫硫可以控制火電廠和燃煤設(shè)備二氧化硫的排量,防止環(huán)境污染。正確選擇煙氣脫硫裝置材料,能提高其耐磨損和耐腐蝕性能,保證裝置安全運(yùn)行。與本產(chǎn)品相關(guān)論文:200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求
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