濃硝酸00Cr16Ni14Si4不銹鋼KY704鋼

KY704主要材質(zhì)如下：00Cr16Ni14Si4化學(xué)成分表：

C：≤0.02%

Mn：≤1.0%

Si：3.0-4.5%

Cr：13.5-17.5%

Ni：12.5-16.4%

P：≤0.03%

S：≤0.015%

其他的是Fe。

KY704不銹鋼簡介：屬于高硅奧氏體不銹耐酸鋼：高溫稀硝酸介質(zhì)宜選用硝酸級00Cr16Ni14Si4鋼(商品牌號為KY704)，其有害雜質(zhì)含量控制在如下范圍：C含量小于等于0.015%~0.020%，小于等于P含量0.02%~0.025%，小于等于Si含量小于等于0.2%~0.4%等。吉化曾用Ky701鋼制作一臺尾氣預(yù)熱器，使用條件：管程為Nox氣,冷凝生成55%稀硝酸,入口溫度3100C,出口溫度1550C；殼程為尾氣,入口溫度250C,出口溫度2500C。原用OCrl8Ni9Ti鋼,使用6個月腐蝕泄漏,1997年改用Ky701鋼,使用2年后檢查光亮如新。選用Ky701,其效果比超低碳AIS304L要好得多,而價格上相差不大。鋼號00Cr16Ni14Si4,在各種濃度的硝酸中具有良好的耐腐蝕性能,適宜在60℃以下濃硝酸(98%)介質(zhì)中使用,腐蝕率<0.1mm/a。因添加了一些微量元素,改善并克服了原C2鋼加工性能不良無法供應(yīng)無縫鋼管材的缺點。KY704高硅奧氏體不銹鋼管被國家經(jīng)貿(mào)委認定為“2000年國家級新產(chǎn)品”。KY704鋼作為間硝法基本鋼種,已得到廣泛應(yīng)用,同樣也適用于直硝法設(shè)備,如發(fā)煙硝酸吸收塔、濃硝酸儲槽、Nz04冷凝器及設(shè)備管線等。2濃硝酸用鋼腐蝕分析硝酸是一種氧化性介質(zhì)。奧氏體不銹鋼在硝酸介質(zhì)中極易形成CrzO；鈍化膜,發(fā)揮其優(yōu)良的耐腐蝕性能。奧氏體不銹鋼在硝酸介質(zhì)中的腐蝕,主要是速度很低的均勻腐蝕和危險的晶間腐蝕兩種形式。在稀硝酸(濃度低于68%)介質(zhì)中,處于完全固溶熱處理狀態(tài)的奧氏體不銹鋼,耐腐蝕性尚好,一旦處于敏化狀態(tài),極易發(fā)生危險的晶間腐蝕。不銹鋼晶間腐蝕經(jīng)典理論認為：碳是有害元素,鉻是有益元素。敏化狀態(tài)時,晶粒間析出了富鉻的碳化物,使晶界鄰近區(qū)形成因鉻含量降低至耐腐蝕性界限之下的貧鉻區(qū),加快了晶間腐蝕速度。碳在不銹鋼的Cr-Ni固溶體中溶解是有限度的,不能溶解的碳將與鉻形成碳化物,分布在晶界區(qū)。處于敏化態(tài)的奧氏體不銹鋼,隨鋼中碳含量的增加使腐蝕速率呈直線趨勢增加。為了減輕和消除碳的影響,一是強調(diào)不銹鋼的固溶熱處理,避免敏化態(tài)使用；二是發(fā)展加Ti、Nb穩(wěn)定元素形成一次碳化物的不銹鋼和限制碳含量的超低碳不銹鋼在濃硝酸(濃度高于68%)介質(zhì)中,尤其是在高濃度Cr離子存在的情況下,即使是完全固溶狀態(tài)的不銹鋼也會發(fā)生嚴重的晶間腐蝕。實驗數(shù)據(jù)表明,當硝酸介質(zhì)中Cr*離子濃度達到0.05g/1,腐蝕速率呈直線加速趨勢。研究發(fā)現(xiàn),不銹鋼中的雜質(zhì)元素Si和P,因為易于在晶界處離析,它們的存在使金屬原子陽極電位提高,使碳化物極易在晶界處生成,造成點蝕和晶界處的晶間腐蝕。優(yōu)質(zhì)的不銹鋼均限制C、Si、P的含量,低碳、低硅、低磷不銹鋼,被稱為“硝酸級”不銹鋼。這類超純不銹鋼的抗敏化態(tài)晶間腐蝕能力、抗應(yīng)力腐蝕能力以及鋼的工藝性和機械性能都得很大改善。與普通不銹鋼相比,這種優(yōu)越性在非敏化態(tài)不甚明顯,而處在敏化態(tài)時,隨著硝酸濃度和溫度的提高,其優(yōu)越性明顯地表現(xiàn)出來。研究發(fā)現(xiàn),不銹鋼中的Si具有雙重性。在Si含量0~0.1%區(qū)間顯現(xiàn)不出對腐蝕性的影響,Si含量0.1~2%區(qū)間時影響明顯加劇,當Si含量超過2%以上時,已不出現(xiàn)非敏化態(tài)晶間腐蝕并隨著Si含量的增加,腐蝕速率減緩,研究認為此時的Si固熔形成了一種SiO2無定形保護膜使鋼受到保護。高Si的Cr-Ni不銹鋼能夠在高溫濃硝酸介質(zhì)中使用。3對比實驗針對濃硝酸裝置的實際工況和目前國內(nèi)濃硝酸用鋼狀況,選擇了兩種材料進行現(xiàn)場掛片試驗。試驗材料及熱處理狀態(tài)是：00Cr14Ni14Si4(C4鋼)00Cr16Ni14Si4(KY704),放在濃硝酸儲罐、濃硝酸高位槽、漂白塔中、掛片試驗結(jié)果表明：C4鋼平均腐蝕率為：0.19mm/a；KY704鋼平均腐蝕率為：0.027mm/a。在濃硝酸中KY704鋼的耐腐蝕性能明顯優(yōu)于C4鋼,但在濃硝酸貯槽的環(huán)境中,按照機械工程設(shè)計手冊中均勻腐蝕分類的劃分,C4鋼仍屬于耐腐蝕材料,可以采用。只是因介質(zhì)溫度的不同而腐蝕速率不同。經(jīng)研究決定,使用KY704鋼作為初步冷卻器、四氧化二氫冷卻器、濃硝酸吸收塔、成品酸泵葉輪用材。濃硝酸設(shè)備的制造濃硝酸有極強的氧化性,這對于具有活化鈍化轉(zhuǎn)變的不銹鋼來說易遭受嚴重的過鈍化腐蝕。而Si的加入,可降低這種過鈍化腐蝕的傾向。正因為如此,在濃硝酸中使用的不銹鋼,都含有Si。僅從耐腐蝕角度而言,不銹鋼中的Si含量越高越好。但是,Si含量高會使其工藝性變差。因此,從綜合性能考慮,我們將00Cr16Ni14Si4鋼中的Si含量控制在3.5-4%范圍內(nèi)。另外,在鋼中還加入少量的鋁和稀土。在換熱器制造過程中采用先焊后脹的方法,配套焊接材料有KY704H氫弧焊絲和KY704E電焊條。在制造換熱器列管與管板焊接時也出現(xiàn)了一些問題,例如:在試片試焊,焊道上,出現(xiàn)多處裂紋。經(jīng)過多次試焊,總結(jié)、制定出了最佳的焊接工藝,在焊接過程中嚴格執(zhí)行焊接工藝要求,對焊工進行嚴格的培訓(xùn),但在設(shè)備焊接過程中,局部仍出現(xiàn)少量裂紋,經(jīng)對母材及焊條取樣分析,結(jié)論是焊條Si含量過高(4.3-4.5)之間,降低si含量后,問題得到解決。? ? ? KY704鋼制造的換熱器、濃硝酸吸收塔、成品酸泵葉輪等濃硝酸設(shè)備經(jīng)現(xiàn)場使用,達到了,預(yù)期效果,延長了設(shè)備使用壽命,確保了濃硝酸生產(chǎn)裝置安全、穩(wěn)定、長周期運行。由于換熱器、濃硝酸吸收塔及成品酸泵葉輪使用壽命得到延長,大大減少了停車檢修次數(shù),減輕了檢修工人的勞動強度,節(jié)約了費用開支。目前,該鋼種已在我廠濃硝酸生產(chǎn)裝置中推廣。