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1、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 12C
2、r2AlMoV 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 th=0.75s,远高于美国腐蚀工程师协会NACEMR0177-96 中规定的 th0.45s 的要求
3、。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 34mm。 二 09Cr2AlMoRE 选材导则：1. 液体介质中的 Cl：09Cr2AlMoRE 适应在 100以上 Cl200ppm；40以下 Cl4000ppm 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
4、、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。而 09Cr2AlMoRE 在 Cl存在的情况下仍具有良好的抗应力腐蚀性能，但 Cl含量过高会导致腐蚀增加，具体表现为点蚀增多、冲蚀加重。此外 ,温度对 Cl的腐蚀影响极大，温度越高腐蚀越重。如在 200ppm Cl、130的腐蚀环境中，09Cr2AlMoRE 换热器管束仅可用两年；在 20003000ppm Cl、30的海水腐蚀环境中 09Cr2AlMoRE 换热器管束竟可用三年以上。当 Cl和 H2S 共同存在时，Cl会对 H2S 和铁 Fe 所 产生的 FeS 膜产生侵蚀作用，相互促进而加剧腐蚀。09
5、Cr2AlMoRE 在炼油装置常减压塔顶的相似环境 HCl-H2S-H2O 中（Cl:150 200ppm、H2S300ppm、130），U 形管管束可用 2 年左右。为减少管箱流体对管头的直接冲刷，应在管箱中设置分布式缓冲装置。2.液体介质中的 H2S： 09Cr2AlMoRE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 H2S10000ppm 时，腐蚀随浓度的增加而腐蚀加剧，当H2S10000ppm 时腐蚀与 10000ppm 的腐蚀速率是一致的，即 H2S 液体介质中10000ppm 的腐蚀速率是最高的。 H2S 对 09Cr2AlMoRE 的
6、腐蚀表现为缓慢的均匀腐蚀形态。但重沸器 H2S 汽泡状态的选材应慎重（见第 6 条内容）。3.液体介质中 HCN: 09Cr2AlMoRE 适应在 HCN500ppm 腐蚀环境中使用。当液体介质中 HCN20ppm 时腐蚀明显增加。 HCN 对 H2S 和铁 Fe 所产生的 FeS 膜产生侵蚀作用，相互促进而加剧腐蚀。 09Cr2AlMoRE 在催化吸收稳定系统（HCN- H2S- CO2-H2O）比碳钢高 5 倍以上。4.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。
7、但液体介质中 CO2 在 60以上随温度的增加，腐蚀有加剧的倾向。但在制氢装置脱碳系统的重沸器上禁用 09Cr2AlMoRE，因为在该部位同时存在碳酸钾碱溶液的空泡腐蚀和冲刷腐蚀。5.甲基二乙醇胺（MDEA）: 09Cr2AlMoRE 适应在 90以下 MDEA 腐蚀环境中使用。甲基二乙醇氨胺（MDEA）或乙醇氨(RNH2)高于 100时，容易与氧气(O)发生反应部分转化为甲酸，冲刷腐蚀相当严重，均匀腐 蚀也明显增大，且高于 90时易产生氨的碱脆， 应慎用 。液体中的甲基二乙醇胺（ MDEA）和乙醇胺(RNH2)低于90时腐蚀并不明显。6.在重沸器中，管内为蒸气，管外有 MDEA、RNH2 或
8、 H2S 存在的情况下，壳程中有气相存在时会产生严重气泡沸腾的爆炸-活化腐蚀，也叫空泡腐蚀，气泡率越高腐蚀越严重，18-8 不锈钢在此部位也是不安全的。设计时在考虑换热面积允许的情况下，应取消上部气相段的排管， 或改变壳体的结构，使工作中的管子全浸在液面以下。7.在循环水中，主要腐蚀源为溶解氧在水相和垢相中的浓差电池所产生的氧的去极化腐蚀，以及水中 Cl的侵蚀和应力腐蚀，有些循环水中 Cl的浓度超过200ppm, 在管子与管板的缝隙中浓缩的 Cl有可能超过 1000ppm,虽然温度不高，腐蚀危害依然较大，因此将会造成管头焊缝外的缝隙腐蚀和焊缝表面的冲刷腐蚀。一般碳钢失效最为普遍的腐蚀部位表现为
9、管头焊缝的大面积泄露，而09Cr2AlMoRE 在相同腐蚀环境中可比碳钢的使用寿命提高 3 倍以上。三 09Cr2AlMoRE 作为耐腐蚀用材的局限性：任何一种产品都不是万能的，总有其自身的局限性。尽管 09Cr2AlMoRE 的耐腐蚀性能良好，但由于仍属低合金钢种，其良好的耐腐蚀性能仍然是有限的。它可以克服不锈钢所不能解决的应力腐蚀危害，但在高温硫腐蚀介质中，它的耐高温硫 S 腐蚀性能和耐冲刷腐蚀性能是不如不锈钢的，只是比碳钢好 5 倍左右,其良好的耐腐蚀性能只是相对而言的。在环烷酸（RCOOH）高温230的腐蚀环境中亦应谨 慎使用，该钢于 2000 年 6月在新山子炼油厂高温环烷酸环境中试
10、用 3 台换热器管束，使用时间刚好1 年，目前正在密切关注之中。注：在本导则所未涉及的腐蚀环境请慎用。但作为试用，可以共同探讨，双方共担风险，并签定共担风险协议。附 1.常温机械性能和高温许用应力 表 109Cr2AlMoRE 的机械性能09Cr2AlMoREs(Mpa)b(Mpa)5(%)Akv( J )锻件 300 450600 21 45管材 250 400550 25 -表 209Cr2AlMoRE 的许用应力温度 20 100 150 200 250 300 350 400 450s (MPa)350、355345、350335、325315、325295、305300、310275
11、、285255、250215、225b(MPa)500、495470、490465、475470、475480、480505、510525、515510、505480、480许用应力 150 MPa 150 MPa 150 MPa 150 MPa 150 MPa 150 MPa 150 MPa 150 MPa 134 MPa注：许用应力计算按 GB150-1998：关于钢板许用应力计算规定。表中 s 和b 为一个炉批号的实测值，上述数据仅作参考。09Cr2AlMoRE 钢交货状态为950正火+710回火。附 2.09Cr2AlMoRE 在炼油装置中的适宜选材1. 常减压装置 HCl-H2S-H2O140低温2.常减压装置S-H2S-RSH(硫醇)450高温3 催化、焦化S-H2S-RSH(硫醇)450高温4 催化吸收解吸 HCN- CO2- H2S -H2O 140低温5 重整预加氢HCl-H2S-H2O140低温6 脱硫再生塔顶HCN- CO2- H2S -H2O140低温乙醇胺 等RNH2-CO2-H2S-H2O90低温甲基二乙醇胺等 MDEA-CO2-H2S-H2O90低温7 加氢反应系统H2-H2S450高温8 污水汽提装置H2S-NH4-H2O140低温9 循环水Fe-O2- Cl-H2O2050 10海水Cl和微生物20502001531 完成
