2001年第22卷第4期化學工業(yè)與工程技術41材料與設瀝青原料急冷氣化爐用材顧曉華(中石化南化公司化工機械廠江蘇南京210048)[摘要]介紹了300kta合成氨裝置用急冷氣化爐材料的特殊要求并著重給出了如何編制材料采購要求的一些建議。[關鍵詞]急冷氣化爐材料性能洄火脆化敏感性系數(shù)[中圖分類號]TQ113.25+1[文獻標識碼]A[文章編號]1006-790(2001)4-0041-03我廠為南化公司300υa合成氨裝置制造的立成的原料漿噴入燃燒室內(nèi)氣化反應在高溫燃燒室式圓形頂瀝青渣油急冷氣化爐殼體是一種典型的內(nèi)完成產(chǎn)生的高溫爐氣通過急冷室的岀氣孔快速高溫、高壓、臨氫操作設備。從使用工況看,設備主離開氣化爐剩余爐渣匯集到下降管經(jīng)冷卻水降溫要面臨介質腐蝕、氫腐蝕、氬脆、回火脆化等一系列后從急冷室下彎頭法蘭排岀爐體問題因而正確選擇材料是確保設備經(jīng)濟、安全、可設備主要設計參數(shù):靠運行的關鍵。本文將著重結合設備設計及制造對設計壓力9.69MPa其中氫分壓3.3MPa材料的特殊技術要求予以討論并提岀編制采購說設計溫度430℃明書的建議主要介質:CO、H、CO2、甲烷氣及H,S、COS等1結構特點2材料的選用2.1板材對于臨氫設備而言,設備用材應具備良好的高溫性能及優(yōu)越的抗氫腐蝕性能實際應用中多數(shù)采用Cr-Mo鋼。鑒于本設備燃燒室內(nèi)襯厚的耐高溫P208隔熱層外壁溫度較低,而在各種鉻鉬鋼中,SA387Grl12CL2板材的強度、韌性、合金含量、焊接性能、熱處理要求以及回火脆性等理化指標均能得到兼顧且具有良好的抗氫性能本次設計采用其作為設備殼體和內(nèi)件的主體材料。2.1.1化學成份37Gr12據(jù)有關資料介紹如果設備長期在高于340℃3031操作溫度下工作極易引起材料回火脆化。在石油化工行業(yè)用臨氬設備制造中,普遍采用回火脆化敏感性系數(shù)J和X來考核其抗回火脆化的性能。J=(Si+Mn夏P+Sn)X=(10P+5Sb+3Sn+As)×10-2<20mg/LH中國煤化工致感性系數(shù)丿和ⅹ均與材CNMH中S對回火脆化敏感圖1氣化爐結構氣化爐主要由上段燃燒室和下段急冷室兩部分[收稿日期p001-04-0組成結構如圖1所示。上段燃燒室內(nèi)襯耐火磚通[作者簡介顧曉華1967-)男江蘇丹陽人1987年畢業(yè)于過設在爐頭上的燃燒器噴嘴將瀝青、渣油、氧混合而大連理工大學高級工程師現(xiàn)仼副總工程師。42化學工業(yè)與工程技術2001年第22卷第4期性影響很大,P、SbSn、As等雜質元素在原奧氏體晶最少焊后熱處理Min.PWHT)δ80±10℃/6h界上的偏聚也是引起回火脆化的主要原因。因而要求鋼廠準備兩塊試樣按材料所能承受的最本次設計時要求鋼廠在鋼鐵冾煉時采用真空碳脫長包括中間、最終焊后熱處理及現(xiàn)場一次大修熱處氧vCD)的冾煉方法嚴格控制雜質元素。ASME理時間淢最短熱處理時間模擬焊后熱處理。其中規(guī)范要求化學成份與本設計要求對照見表1。Max.PWHT試塊考核拉伸、冷彎、晶粒度、硬度及表1ASME規(guī)范與本設計化學成份要求對照〔%)低溫沖擊性能,Min.PwHT試塊僅作低溫沖擊性能元素CMn用比較結果證明在兩種熱處理條件下的材料性ASME0.04~0.35~0.0350.0350.13~0.74~0.40規(guī)范要求0.170.730.451.210.65能均不能低于相應材料性能要求從而確保設計的正確性。采購要求0.04~0.350.0100.0100.13~0.74~0.400.451.210.65材料機械性能要求見表2。表2材料機械性能要求參數(shù)元素NiP+s屈服強拉伸強延伸率夏比沖擊功/J規(guī)范要求度σ,度ab65屈服強度硬度/MPa/MPa(%)溫度單值平均值a,/MPa/HB采購要求0.20.0500.20.0120.0040.0150.018≥275≥450≥22-15℃≥47≥54≥198≤225另外要求鋼廠在滿足機械性能指標前提下δi2.2鍛件含量應盡可能少并控制好Si-P之間的比例,確保2.2.1化學成份材料韌性本設計中鍛件采用SA182F11-2(1%Cr2.1.2材料熱處理0.5Mo),該材料實際具有比1Cr-0.5Mo鋼更高的為了提高材料的韌性和強度板材熱處理規(guī)范抗氬腐蝕性能。根據(jù)ASME規(guī)范標準δⅰ元素含量采用正火+回火工藝由于板較厚(δ=130mm),若達0.50%~1.00%從上述JX表達式不難看出正火時仍采用空冷法冷卻速度很小不易得到均貝基本無法滿足設計對J系數(shù)的要求。為了保證與氏體組織。因而在采購技術條件中允許用水加速板材具有相同的X和/系數(shù)又不使設備材料機械冷卻從而兼顧強度、韌性、脆化敏感性。性能受影響經(jīng)查閱大量資料將Si元素含量調整2.1.3沖擊試樣的制備為0.20%~0.60%再加上對P、S、Sn、SbAs等雜般地鋼板厚度增加將大大影響材料的機械質元素嚴格控制使材料基本滿足要求性能。對于大厚度材料內(nèi)部在軋制時受力較小變2.2.2熱處理工藝形量晶粒較粗大且產(chǎn)生偏析的可能性也大。另外考慮到鍛件與板材加工方法上的不同提出鍛在熱處理時內(nèi)層冷卻速度較外層慢金相組織也存件的熱處理可為正火+回火也可為淬火+回火狀在不均勻性,因而低溫脆化性傾向愈明顯。根據(jù)態(tài)但熱處理工藝必須保證滿足鍛件金相組織形成ASME規(guī)范要求材料低溫沖擊試樣取在板厚中心均貝氏體。與面層的中心處T4)可。但為了更好地考查材其他要求基本同板材。料性能技術要求提出鋼廠必須提供沖擊試驗取在2.3焊材板厚中心處T/2數(shù)據(jù)作為參考。2.3.1Cr-Mo鋼焊材理熱作成型中間焊后消應力處理廂設備整體處遠°了達到設備整體設計使用性能要求捍材的2.1.4模擬焊后熱處理要求為材料在制造過程中要經(jīng)過多次各種工藝性熱處選用尤為重要。本設計要求匹配焊材既能保證設備中國煤化工滿足在-20℃時有良理因而會出現(xiàn)同一設備中各部分材料所受工藝性好的CNMHG鏠金屬微量元素有嚴熱處理次數(shù)不同造成同種材料性能上出現(xiàn)差異的格的控制確保焊縫綜合性能要求。選用主要焊條情況。為考查這種變化提出了最多焊后熱處理和絲及焊劑型號見表3最少焊后熱處理規(guī)定為了嚴格控制化學成份對熔敷金屬X系數(shù)相最多焊后熱處理 Max PWHT)80±10℃/20h;應比板材提高了要求規(guī)定為顧曉華瀝青原料急冷氣化爐用材43表3焊條、焊絲及焊劑型號選用3結論名稱ASME標準號4WS型號我廠分別從德國某鋼廠進口了筒節(jié)和封頭及全焊條E8016-B2部內(nèi)件用板材隊從國內(nèi)制造廠購買了鍛件和焊材。埋弧焊絲EB2由來料質量證明書及我廠復驗結果可見實際到貨SFA5.23-95F8P4-EB2-B2材料基本滿足設計和制造要求。主要情況見表4。焊縫金屬力學性能要求參見表2但低溫沖擊材料類別r系靜典型X=(10P+5Sb+3Sn+As)×10-2≤15mg/L表4材料進廠復驗典型情試驗溫度改為-20℃C。J系數(shù)夏比沖擊功Ak%)(-15℃平均值)J2.3.2不銹鋼堆焊材料板材45.726.45急冷室長期充滿酸性溶液根據(jù)國內(nèi)使用的其鍛件8.6260焊材他類型氣化爐運行情況的調查資料急冷室普遍采用鉻鉬鋼加不銹鋼復合板此情況下極易產(chǎn)生應力目前國內(nèi)首臺瀝青急冷氣化爐已在我廠制造腐蝕導致耐蝕層龜裂、鼓泡和剝離從而引起失效。成功并安裝于南化大化肥現(xiàn)場不久將接受運行考本設計充分考慮我廠的制造經(jīng)驗,急冷室采用驗。此次設備制造過程中我廠在確保質量的前提SA387Gr12CL2板內(nèi)壁堆焊309〔過渡層)+316L下大膽與國內(nèi)材料廠共同研制開發(fā)配套焊材和鍛(耐蝕層)案。由于商務合同關系此部分材料由件為重大化工石化用加氫類設備全部國產(chǎn)化開辟承包商 Snamprogetti公司按我方要求提供了一條新路。示示示出示示示示示出示業(yè)示示示示坐示業(yè)示示示示示業(yè)示示示示示示容示示示坐示示當l啟事」2002年《造紙化學品》征訂、征稿、發(fā)布廣告啟事中國造紙化學品工業(yè)協(xié)會會刊《造紙化學品》是國內(nèi)外公開發(fā)行的全面報道造紙用化學品的全國性科技期刊是《中國學術期刊光盤版)》的入編刊物本刊集學術研究、經(jīng)營管理、技術信息、市場商情為一體主要報道造紙用精細化學品的硏制、開發(fā)、應用及國內(nèi)外發(fā)展動向等。設有專題綜述、科學實驗、應用技術、經(jīng)驗交流、國內(nèi)外動態(tài)、新產(chǎn)品、新技術、市場與信息、產(chǎn)品介紹、技術成果轉讓、造紙與化學品商情等欄目。本刊以造紙界、化工界、科研機構、事業(yè)單位從事科研生產(chǎn)的廣大科技人員、技術工人、管理干部及大專院校相關專業(yè)的師生為服務對象。本刊還將發(fā)布造紙化學品、造紙機械設備儀表、化工機械設備儀表、技術轉讓和人才供求方面的廣告。本刊為季刊刊號CN33-1124/ TQ, SSN1007-2225)大16開本全年訂費為30元(包括郵費)自辦發(fā)行歡迎單位和個人訂閱。需訂閱者將款從郵局匯來并請注明訂閱《造紙化學品》及收件人詳細地址。本部尚有1999年、2000年《造紙化學品》精裝本訂價為40元/年需要者可將款從郵局匯來。聯(lián)系地址浙江省杭州市湖墅石灰壩η號《造紙化學品》編輯部郵編310014聯(lián)系人揀根榮電話傳真)571-88315561E-mailpaperchemj@mlhz.zj.cn《石化技術與應用》雜志2002年訂閱啟事《石化技術與應用》是中國石油蘭州石化分公司和中國石油蘭化公司聯(lián)合主辦的石油化工技術性刊物。國內(nèi)外公開發(fā)行。國內(nèi)統(tǒng)一刊號CN62-1138/TQ國際標準刊號ISSN1009-0045。主要報道內(nèi)容石油化工、三大合成材料、催化劑、助劑及石油煉制等方面新產(chǎn)品、新工藝、新設備的開發(fā)、技術改造、分析測試及與石油化工有關的環(huán)境保護、自動控制、計算機技術等。本刊曾多次被評為中國石化總公司及甘肅省優(yōu)秀期刊并氣草巾園尚卡胡刊光盤版臉索與評中國煤化并已被俄羅斯(文摘雜志XA美國《化學文摘XCA及(工秈 CNMHG著名檢索機構收錄本刊為雙月刊大16開。每期定價10元全年定價60元郵發(fā)代號54-102。如錯過郵局訂閱時間,可直接從本刊編輯部訂閱,訂單備索。國外讀者可通過中國國際圖書貿(mào)易總公司(北京399信箱,郵編100044)訂閱郵發(fā)代號4859BM。通訊地址甘肅省蘭州市西固區(qū)合水北路1號(730060聯(lián)系電話0931731424779816937981815E-mailshjsyyy@publicIz.gs.cnthttp:/izhm.chinajournal.net.cno