新型高性能耐硫酸露点腐蚀钢的研制.doc

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1、一种新型高性能电厂烟囱专用耐硫酸露点腐蚀钢的研制王爱华*上海亘富冶金科技有限公司，上海，邮编201900一、国内外现状及研究背景在冶金、电力、石化等重要的工业领域，以煤为主要燃料的烟气处理系统，如烟道、烟囱以及脱硫装置等，燃料中通常含有2%～3%的硫，经燃烧后烟气中会含有约0.12%的SO2，其中1%～2%SO2受灰分和金属氧化物等的催化作用而生成三氧化硫(SO3)，再与燃烧气体中所含的水分(约5%～10%)或空气中所含的水分结合生成硫酸，在处于露点以下的金属表面凝结并腐蚀金属，即所谓硫酸露点腐蚀，通常在比平常的露点温度高得多的温度下就可以冷凝，从而发

2、生严重腐蚀。因此，硫酸露点腐蚀每年给以煤为主要燃料的烟气处理系统造成巨大的经济损失，引起国内外的高度关注。防止硫酸露点腐蚀的方法有：1）使用低硫燃料降低烟气露点；2）使用低过剩空气率燃烧降低露点；3）控制排烟温度；4）注入添加剂；5）降低水蒸汽的露点；6）采用耐蚀防护涂层；7）采用耐硫酸露点腐蚀材料。这七种方法中，采用硫酸露点腐蚀材料是最积极有效的办法。硫酸露点腐蚀不仅使普通碳钢遭受腐蚀，而且使不锈钢也受腐蚀。用Q235钢制作的烟道等低温部件，由于其耐硫酸露点腐蚀性能很差，腐蚀严重，使用寿命很短。日本早在60年代末、70年代初就已开发出多种抗硫酸露点腐

3、蚀钢，包括STEN、NAC-1、TAICOR-S和CRIA钢。95年日本住友公司研制生产了耐硫酸腐蚀钢CRIA，并向我国很多企业推广使用，但经过使用证明，日本的此类型钢种（包括80年代中期，日本新日铁株式会社研制生产的耐硫酸腐蚀钢S-TEN1以及后来开发的耐硫酸、盐酸腐蚀钢新S-TEN1），更适应其本国的实际情况，在我国不能达到很好的效果。其主要原因有：我国大部分以煤为主要燃料的发电企业，主要采用的煤型为贫瘦煤，其含硫量最高能达到3%，远远超过了我国制定的GB50051-2002标准中2.5%最高强腐蚀性标准。而日本的发电用煤含硫量低且很早就采用了脱硫

4、装置，使用环境的差别使其产生的效果差距非常大。6英国从事这方面研究的学者较多，尤其是曼彻斯特理工学院，因此发表的论文也较多。其火力发电厂的烟道部位是以低碳钢加内衬来防蚀，内衬材质可能是电弧喷涂铝材（热喷涂）；脱硫塔（SO2吸收塔）使用的材质有高合金钢、碳钢（衬以橡胶和陶瓷等材料）、不锈钢和纤维补强塑料；ESSO工程有限公司将发生露点腐蚀的精炼炉操作温度提高到露点以上避免腐蚀；UMIST还开发出最新式的露点腐蚀在线监测技术，它可定量表示出溶液电阻和电荷转移电阻，从而计算出较准确的腐蚀速率；CAPCIS（CorrosionAndProtectionCent

5、erIndustrial）则利用UMIST所开发的这一技术在露点以下进行在线监测，而将操作温度设定在腐蚀速率最低之处以提高热效率。在美国，如果是在露点腐蚀不太严重的部位，大部分使用耐候钢A242-2。使用露点腐蚀材料较多的部位是脱硫塔，材料种类相当多，但一般说来是不锈钢或碳钢施以内衬。内衬材料种类也很多，常见的有C-276、C-22镍基合金、橡胶和混合涂层。美国电力研究所（EPRI）除发展耐蚀材料外，亦对腐蚀抑制剂和电化学电位控制做了大量研究。国内对于耐硫酸露点腐蚀钢的研制和开发起步较晚，成分体系及使用标准一般借鉴日本的钢种，其中典型的有宝钢股份公司的

6、B485NL、江阴特钢的ND（09CrCuSb）钢，此外，鞍钢(10Cr1Cu)、济钢(12MnCuCr，JNS)及宝钢一钢公司(NS1)也有耐硫酸露点腐蚀钢产品。本文在深入探究硫酸露点腐蚀的成因、硫酸露点腐蚀发生的理论等基础问题上，综合国内外对金属材料抗硫酸腐蚀的研究现状和最新的研究成果，提出少量多元的合金化和合金元素间协同作用的原理，研发出一种新型高性能耐硫酸露点腐蚀钢（Acorr-A2），并将Acorr-A2与我国推广使用最多的JNS耐硫酸露点腐蚀钢进行了全面综合的对比分析，为Acorr-A2钢在同行业的推广和应用奠定了坚实的基础。二、新型Aco

7、rr-A2钢的成分设计、冶炼连铸和轧制工艺2.1Acorr-A2钢的成分设计Acorr-A2钢的成分设计基于JNS钢，充分考虑了5大元素（C、Cu、S、Cr、Ti）的作用，设计中充分考虑了材料的性价比，在JNS6钢中还添加了Ni、Al、V、Mo、Nb、As、稀土等元素。因此，研发的Acorr-A2钢中含有C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Cu、V、Mo、As、Al、Nb、Ti、Ce等15种元素，这是一种以少量多元和协同作用为基本原理设计出的全新耐硫酸露点腐蚀钢。2.2冶炼连铸工艺本钢种采用转炉炼钢，通过铬铁加入工艺的改进，减少了炉内合金融化时间，提高

8、了合金回收率，减少了对炉衬的侵蚀，提高了生产节奏，便于生产组织，且降低了该钢种的生产成本。Cu