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1、硫酸工业用XD系列特种金属材料 研发与应用概述 宣达实业集团有限公司1 12 23 34 45 56 6【内容摘要】 硫酸腐蚀的复杂性和特点 硫酸用特种金属材料合金化特点/力学性能/ 耐腐蚀性能和应用 耐热钢/稀硫酸用特殊不锈钢/高温浓硫酸用 特殊不锈钢 硫酸特殊用泵的选材特点 近期发展思路7 7硫酸腐蚀特点影响因素氧化性和还原性浓度与温度影响 065%H2SO4 任何温度都呈还原性 6585%H2SO4 低温还原性高温氧化性 86100%H2SO4 任何温度都呈氧化性 氧化性还原性杂质影响 酸流速固相颗粒影响 结垢结疤影响 结构设计影响 成形施工焊接影响 表面光洁度影响8 8XD-1奥氏体耐
2、热钢【基本特点与应用】 以铬+镍为基础高碳+钨+钼合金化碳化物为强化相 700良好热强性800良好抗氧化性良好 抗硫化物腐蚀性 600700具有强烈的时效倾向强度和硬度提高 适於制造：700以下阀门和紧固件高温金属弹性硬密封蝶阀610抗SO2腐蚀金属硬密封蝶阀9 9XD-1力学性能抗高温氧化性能1010XD-4奥氏体耐热钢基本特点与应用 以高铬+镍为基础硅+氮+稀土元素补充合金化 具有较高的高温强度 具有较高的组织稳定性耐急冷急热性 具有良好的抗高温氧化性抗渗碳性抗硫化腐蚀能力 最高使用温度1200 9001200主要性能指标超过Cr25Ni20（Si2）耐热钢 1200高温调控蝶阀/不用特殊
3、冷使用效果良好 其它耐高温阀门和零部件1111XD-4高温力学性能及其与4Cr25Ni20比 较1212XD-4高温抗氧化性能 及其与4Cr25Ni20Si2比较 1. Cr24Ni7 2. 4Cr25Ni20Si2 3. XD-4 1313稀硫酸用XDS-5高钼氮奥氏体不锈钢【基本特点及其应用】 XDS-5是以高铬镍为基以高钼合金化并以铜和氮 补充合金化的奥氏体不锈钢 具有优良的力学性能焊接性能成形性能 在稀硫酸中具有优良的耐腐蚀性能 在含氟氯离子稀硫酸中耐腐蚀性能优於经典稀硫酸用 不锈钢904L 稀硫酸用板式换热器稀硫酸塔釜容器硫酸生产用 文氏管和膨胀节稀硫酸泵和阀等1414XDS-5冷轧
4、薄板力学性能1515XDS-5冷轧薄板耐腐蚀性能1616稀硫酸用XDS-6高钼氮超级奥氏体不锈钢基本特点及其应用 XDS-6是比XDS-5铬镍含量更高采用高钼合金化同时 采用铜和氮补充合金化的超级奥氏体不锈钢 XDS-6具有优良的力学性能和耐腐蚀性能比XDS-5具有 更高的抗点蚀抗缝隙腐蚀和抗氟氯离子能力在稀硫酸中耐 腐蚀性能高於超级奥氏体不锈钢926和镍基合金C-276 硫酸生产净化工段塔器/槽罐/泵阀/文氏管/一切含氟氯离 子 较高的设备和零件 废酸回收耐高温稀酸塔器/槽罐/管线/泵阀 耐稀硫酸化纤生产设备耐含氟氯离子湿法磷酸设备 火电厂烟气脱硫（FGD）耐稀酸和高氟氯离子腐蚀设备 铜锌电
5、解与浸出等耐稀硫酸有色冶金设备1717XDS-6超级奥氏体不锈钢力学性能1818XDS-6超级奥氏体不锈钢耐腐蚀性能1919高温浓硫酸用XDS高硅奥氏体不锈钢高温浓硫酸高硅不锈钢发展概况2020XDS高硅奥氏体不锈钢力学性能2121XDS高硅不锈钢与国外知名品牌耐腐蚀性能2222XDS高硅奥氏体不锈钢的成功应用【XDS高硅不锈钢主要应用于硫酸生产干吸工段。自2002年 板材问世以来，经过67年的努力，在国内已取得十分成功 的应用。近几年来，丝、带、管材相继开发成功，进一步扩 大了高硅不锈钢的应用。XDS高硅不锈钢的成功开发，打破 了国外高硅不锈钢垄断中国硫酸设备市场的局面。促进了我 国硫酸工业
6、的技术改造。填补了国内空白。】 XDS高硅不锈钢国内硫酸设备成功应用制造了多套干 燥塔吸收塔和93%酸脱吸塔大型循环酸槽和储罐管式分 酸器和槽管式分酸器填料支撑篦子板管线和阀门等2323高温浓硫酸用XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢【基本特点与应用】 现实性：镍价上涨居高不下，铬价平稳涨幅不大。研发无镍或少量镍 铁素体不锈钢，节约资源降低材料和设备造价，具有很大的经济效益。 可能性：腐蚀试验、腐蚀电化学研究和现场实践表明，氧化性高温浓 硫酸中提高耐腐蚀性能的三大合金元素只有铬、硅和铝。镍不是决定性 的合金元素。镍主要作用是形成奥氏体，改善力学、成形和焊接性能。 关键点：间隙元素（主要是碳和氮）
7、极大地影响高铬铁素体不锈钢的 力学、成形、焊接等性能，所以合金应该是超纯的。晶粒长大而变脆是 高铬铁素体不锈钢的固有缺点。必须严格控制铸造和热加工工艺不使晶 粒长大。同时加入特殊合金元素细化晶粒抑制晶粒长大。 合金设计：XDS-10铁素体不锈钢是超低碳的（0.03%C），铬含量 应在2830%Cr，再用少量钼、铜、稀土、铌和钛补充合金化。 应用工况：温度室温200，浓度98105%H2SO4高温浓硫酸和发烟 硫酸。制造相关的硫酸生产设备。2424XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢耐腐蚀性能2525高温浓硫酸液下泵 美国路易斯泵和国产泵的选材特点2626高温浓硫酸液下泵 宣达XDB高温浓硫酸泵的
8、选材特点结构先进：三支点设计具有高强度高稳定性；短轴设计进一步增大了 泵的稳定性。国家级新产品。 XDB-2钼铜合金球铁泵体、泵盖、套管、弯管、吸入管和出液管。 XDB-3铬镍钼铜复杂合金化球铁泵轴。经正火+回火处理力学性能 达到QT 700-2水平。在高温浓硫酸中具有很高的耐腐蚀性能，可不包四 氟直接使用。取消了泵轴包四氟的传统工艺。 XDB-1特种双相不锈钢叶轮。在高温浓硫酸中具有很高的耐腐蚀性 能。经特殊时效处理硬度HRC可达35左右，提高了抗冲刷磨损性能。 轴套/衬套材料之一：XDB-6镍铬铁钼硅合金。在高温浓硫酸中具有极优 良的耐腐蚀性能。经过特殊时效硬化处理后，硬度HRC可达50或
9、更高。 宣达XDB高温浓硫酸泵轴套/衬套处理硬度HRC=4650，构成优良的耐 腐蚀/磨损磨擦付。 轴套/衬套材料之二：自润滑合金。优良的自润滑性能，不咬合不抱轴。2727高温浓硫酸泵 宣达泵与美国路易斯泵、国内其它厂家泵选材比较2828XDBY发烟硫酸液下泵发烟硫酸是硫酸工业重要产品之一。连续生产只要求材料耐发烟硫 酸，从碳钢到不锈钢都可适用。不连续生产介质为98%酸和发烟酸 交 替，材料即耐98%酸又耐发烟酸。XDBY选材高档以后者为依据。 XDBY发烟硫酸泵设计结构先进。采用零逸出无泄漏密封结构，泵 运行过程中不产生SO3烟气外泻，保证生产安全不产生环境污染。 XDS-8奥氏体不锈钢XD
10、S-10超低碳高铬铁素体不锈钢铸造泵 体、泵盖、套管、弯管、吸入管、出液管、叶轮。 XDS-8奥氏体不锈钢锻造泵轴。保证强度、刚性和耐腐蚀性能。 轴套/衬套采用可时效硬化镍铬铁钼硅合金。在发烟硫酸中具有优 良的耐腐蚀性能。轴套/衬套时效硬化处理硬度HRC4650，保证优 良的耐腐蚀/磨损性能。 XDBY发烟硫酸泵适用于温度浓度98107%硫酸和烟酸介质。2929低温回收（DWHS）专用XDBG高温浓硫酸泵1.吸收塔内SO3吸收反应酸温达200蒸发器（锅炉）内蒸汽过热至185 产生1.0Mpa压力而作功部份热酸经稀释器返回吸收塔。 2.低温回收XDBG高温浓硫酸泵的作用就是维持上面的热酸循环，保
11、证系统不 断产生过热蒸汽而作功。所以热酸泵除了采用特殊的结构设计外,其中关键是研 发耐高於20098%热硫酸腐蚀的金属材料。 3.宣达自主研发的XDS-8高合金奥氏体不锈钢和XDS-10超低碳高铬铁素体不 锈钢在200%98%硫酸中腐蚀速度约0.05mm/a，可以用于制作泵体、泵盖、 套管、弯管、吸入管和出液管等过流部件。 4.泵叶轮受腐蚀+冲刷联合作用，是泵的关键部件。为提高叶轮质量在XDS-8 基础上进一步提高铬和镍含量，并用钼、铜和氮补充合金化，开发出强度和耐 蚀性能更高的XDS-9超级双相不锈钢并选作XDBG泵叶轮材料。 5.泵轴是液下泵受力最大的部件。为此选择XDS-8高合金奥氏体不
12、锈钢锻造成 型以充分发挥奥氏体不锈钢加工硬化的特点，提高泵轴强度和刚度。 6.轴套/衬套采用耐蚀性能优良可时效硬化的镍铬铁钼硅合金XDB-6，时效硬 化后HRC4650。低温回收XDBG专用高温浓硫酸泵荣获浙江省2007年科技进步奖。3030钛白粉生产废酸回收浓缩循环泵 【浓缩过程与工况】3131钛白粉生产废酸回收浓缩循环泵 过流部件的选材1.20#合金：由于合金不耐磨损而且耐腐蚀性能也不好，国内有的厂家 泵的使用寿命只有13个月。 2.高硅铸铁：100的稀硫酸耐腐蚀耐磨损性能良好，100耐腐 蚀性能欠佳。高硅铸铁固有的脆性使其应用受到很大限制。脆性虽然可 用铜和稀土改善但耐蚀性和耐磨性均相应降低。 3.哈氏合金D：耐腐蚀和耐磨损性能可以满足段浓缩要求。但合金含 镍达80%以上而且含钴，泵价格昂贵用户难以承受。硬度HRC40。 4.宣达自主研发一种镍-铬-铁系并用硅、钼、铜、钛补充合金化的特 种合金。镍含量不到哈氏D的二分之一而且不含钴，合金价格远低於哈 氏合金D。温度高於100浓度0105%硫酸介质中耐腐蚀性能优良。 时 效硬化处理后HRC可达50或更高，保证了耐磨性能。该合金是钛白粉废 酸回收浓缩循环泵尤其是段浓缩循环泵过流部件的最佳选材。3232结束语近期发展思路3333结束语近期发展思路3434
