发展中双相不锈钢在化肥工业的应用

    随着双相不锈钢的发展在尿素和磷肥工业中的应用逐渐增多，尿素工业中多用变形材，磷肥工业中多用铸件.
   ①尿素工业
   目前生产尿素的CO2气提法和NH3气提法采用的多是高合金奥氏体不锈钢，甚至钛材，国
内已开始在大型尿素装置的甲铵泵泵体上采用高铬双相不锈钢以代替316L（尿素级）钢. 80年代以来，日本东洋工程公司开发的ACES法尿素新工艺中气提塔，甲铵冷凝器和高压分解塔三台高压设备都采用了DP-12（含有微量钨和铜的25Cr-7Ni-3Mo-N钢和R-5(00Cr25Ni6.5Mo1.5N)双相不锈钢，前者用制气提管、冷凝管、分解管和输送管道等，后者则用于高压设备的壳体。ACES法的成套装置已出口到西班牙、韩国、印尼等国，中国也引进了年产52万吨尿素的大型装置.
   从80年代开始，国内就已开始在尿素介质中研究和使用双相不锈钢，首先在栖霞山化肥厂法式装置CO2压缩机三段冷却器上代替304L管束使用了00Cr18Ni5Mo3Si2双相不锈钢，304L钢原用一个月后即出现泄漏，该设备的工艺条件苛刻，管程湿CO2的进口温度为180℃，出口温度为45-50℃，压力8-9MPa，壳程冷却水含Clˉ量为80-100ppm，含O2量为6-10ppm，进口温度为32-34℃，出口温度为80℃，压力0.4MPa.管子裂纹发生在高温端管板与管子的胀管交界部位及管板缝隙口的部位，属于典型的穿晶型SCC.双相不锈钢最长的使用近5年，随后二、三段冷却器也都换用了双相不锈钢，目前采用的是00Cr22Ni5Mo3N钢.
   关于双相不锈钢的泵和阀，由于双相组织的特点，抗腐蚀疲劳性能好，很适合制造尿素生产的关键设备?甲铵泵泵体。甲铵泵泵体材料的选择取决于尿素的生产工艺路线，目前国内大化肥厂很多采用气提法生产工艺，泵体所处温度约为75℃，中小化肥厂一般采用全循环法生产工艺，温度约为95℃，以上两种工艺路线使用316L（尿素级）钢是可行的，不过使用耐腐蚀疲劳性能更好的双相不锈钢效果会更佳，大泵体结构和操作条件复杂，要求材料必须通过Huey法的晶间腐蚀倾向检验，因此，使用的是Cr25型双相不锈钢，如329(0Cr25Ni5Mo2)、00Cr25Ni6Mo2N甚至00Cr25Ni7Mo3N钢等，国内多使用后两种，如栖霞山化肥厂自1987年开始使用的是00Cr25Ni6Mo2N钢单缸体式，随后洞庭氮肥厂和黑龙江化肥厂使用的是00Cr25Ni7Mo3N钢三缸一体式的大泵体.国内中小化肥厂使用的多是00Cr18Ni5Mo3Si2钢，也有不少厂家使用00Cr25Ni6Mo2N钢，Cr18型钢不能通过Huey法的检验，但价格相对较低，寿命高于以往使用的0Cr18Ni12Mo2Ti或316钢.
   尿素装置的甲铵泵进出口单向阀和主工艺管路的高压截止阀的用材也是一个问题，要考虑钢能耐磨损腐蚀，国内有的厂，如赤水天然气化肥厂，泸州天然气化工厂等厂的甲铵泵和液铵泵使用的是00Cr25Ni6Mo2N钢的阀门内件，四川化工集团公司三胺厂甲铵泵单向阀和宝鸡氮肥厂装置的主工艺管路上多种规格的高压截止阀的内件使用的是0Cr25Ni6Mo3CuN钢，使用效果都不错，但是从材料耐腐蚀性能来分析，0Cr25Ni6Mo3CuN钢属于时效强化双相不锈钢，耐磨损腐蚀性能优于00Cr25Ni6Mo2N钢，后者耐腐蚀疲劳性能更突出，更适合制造甲铵泵泵体.
   ②磷肥工业
   纯磷酸的腐蚀性不是很强，但是介质中的杂质如：氢氟酸，氟硅酸，过量硫酸，氯化物和氟化物等会使其腐蚀性变强。目前95%以上的磷酸都是用硫酸浸蚀磷矿石所谓湿法生产的，温度的效应，Fˉ、Clˉ等杂质以及料浆的磨损腐蚀都会提高介质的腐蚀性。因此，磷矿的组成和工艺条件对材料的腐蚀有很大的影响.湿法磷酸生产中料浆泵和浓磷酸泵，尤其是过流件的磨损腐蚀最为严重，是磷肥生产的关键设备.
   国内大部分磷矿中含10%以上的SiO2，对腐蚀有加速作用的Clˉ，Fˉ等差别很大，如Clˉ含量在100-1000ppm之间变化，而对腐蚀有抑制作用的Mg2+，Al3+，Fe3+ 等含量也不相同，总的属于中等腐蚀性矿，但由于含硅高，磨损性强.因此，耐磨损腐蚀性较好的双相不锈钢是有使用前途的.
   国内生产硝酸磷肥的装置，介质条件不是很苛刻，料浆泵等采用的是美国ACI CD-4MCu(0Cr26Ni5.5Mo2Cu3)铸钢，这种材料国外使用的很成熟了.于二水法生产磷铵装置中的浓磷酸和稀磷酸卧式离心泵的过流件都是使用国产的CD-4MCu铸件.
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