耐浓硝酸材料00Cr16Ni14Si4不锈钢KY704钢

浓硝酸00Cr16Ni14Si4不锈钢KY704钢

KY704主要材质如下：00Cr16Ni14Si4化学成分表：

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不锈钢简介：属于高硅奥氏体不锈耐酸钢：高温稀硝酸介质宜选用硝酸级00Cr16Ni14Si4钢(商品牌号为KY704)，其有害杂质含量控制在如下范围：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钢制作一台尾气预热器，使用条件：管程为Nox气,冷凝生成55%稀硝酸,入口温度3100C,出口温度1550C；壳程为尾气,入口温度250C,出口温度2500C。原用OCrl8Ni9Ti钢,使用6个月腐蚀泄漏,1997年改用Ky701钢,使用2年后检查光亮如新。选用Ky701,其效果比超低碳AIS304L要好得多,而价格上相差不大。钢号00Cr16Ni14Si4,在各种浓度的硝酸中具有良好的耐腐蚀性能,适宜在60℃以下浓硝酸(98%)介质中使用,腐蚀率<0.1mm/a。因添加了一些微量元素,改善并克服了原C2钢加工性能不良无法供应无缝钢管材的缺点。KY704高硅奥氏体不锈钢管被国家经贸委认定为“2000年国家级新产品”。KY704钢作为间硝法基本钢种,已得到广泛应用,同样也适用于直硝法设备,如发烟硝酸吸收塔、浓硝酸储槽、Nz04冷凝器及设备管线等。2浓硝酸用钢腐蚀分析硝酸是一种氧化性介质。奥氏体不锈钢在硝酸介质中极易形成CrzO；钝化膜,发挥其优良的耐腐蚀性能。奥氏体不锈钢在硝酸介质中的腐蚀,主要是速度很低的均匀腐蚀和危险的晶间腐蚀两种形式。在稀硝酸(浓度低于68%)介质中,处于完全固溶热处理状态的奥氏体不锈钢,耐腐蚀性尚好,一旦处于敏化状态,极易发生危险的晶间腐蚀。不锈钢晶间腐蚀经典理论认为：碳是有害元素,铬是有益元素。敏化状态时,晶粒间析出了富铬的碳化物,使晶界邻近区形成因铬含量降低至耐腐蚀性界限之下的贫铬区,加快了晶间腐蚀速度。碳在不锈钢的Cr-Ni固溶体中溶解是有限度的,不能溶解的碳将与铬形成碳化物,分布在晶界区。处于敏化态的奥氏体不锈钢,随钢中碳含量的增加使腐蚀速率呈直线趋势增加。为了减轻和消除碳的影响,一是强调不锈钢的固溶热处理,避免敏化态使用；二是发展加Ti、Nb稳定元素形成一次碳化物的不锈钢和限制碳含量的超低碳不锈钢在浓硝酸(浓度高于68%)介质中,尤其是在高浓度Cr离子存在的情况下,即使是完全固溶状态的不锈钢也会发生严重的晶间腐蚀。实验数据表明,当硝酸介质中Cr*离子浓度达到0.05g/1,腐蚀速率呈直线加速趋势。研究发现,不锈钢中的杂质元素Si和P,因为易于在晶界处离析,它们的存在使金属原子阳极电位提高,使碳化物极易在晶界处生成,造成点蚀和晶界处的晶间腐蚀。优质的不锈钢均限制C、Si、P的含量,低碳、低硅、低磷不锈钢,被称为“硝酸级”不锈钢。这类超纯不锈钢的抗敏化态晶间腐蚀能力、抗应力腐蚀能力以及钢的工艺性和机械性能都得很大改善。与普通不锈钢相比,这种优越性在非敏化态不甚明显,而处在敏化态时,随着硝酸浓度和温度的提高,其优越性明显地表现出来。研究发现,不锈钢中的Si具有双重性。在Si含量0~0.1%区间显现不出对腐蚀性的影响,Si含量0.1~2%区间时影响明显加剧,当Si含量超过2%以上时,已不出现非敏化态晶间腐蚀并随着Si含量的增加,腐蚀速率减缓,研究认为此时的Si固熔形成了一种SiO2无定形保护膜使钢受到保护。高Si的Cr-Ni不锈钢能够在高温浓硝酸介质中使用。3对比实验针对浓硝酸装置的实际工况和目前国内浓硝酸用钢状况,选择了两种材料进行现场挂片试验。试验材料及热处理状态是：00Cr14Ni14Si4(C4钢)00Cr16Ni14Si4(KY704),放在浓硝酸储罐、浓硝酸高位槽、漂白塔中、挂片试验结果表明：C4钢平均腐蚀率为：0.19mm/a；KY704钢平均腐蚀率为：0.027mm/a。在浓硝酸中KY704钢的耐腐蚀性能明显优于C4钢,但在浓硝酸贮槽的环境中,按照机械工程设计手册中均匀腐蚀分类的划分,C4钢仍属于耐腐蚀材料,可以采用。只是因介质温度的不同而腐蚀速率不同。经研究决定,使用KY704钢作为初步冷却器、四氧化二氢冷却器、浓硝酸吸收塔、成品酸泵叶轮用材。浓硝酸设备的制造浓硝酸有极强的氧化性,这对于具有活化钝化转变的不锈钢来说易遭受严重的过钝化腐蚀。而Si的加入,可降低这种过钝化腐蚀的倾向。正因为如此,在浓硝酸中使用的不锈钢,都含有Si。仅从耐腐蚀角度而言,不锈钢中的Si含量越高越好。但是,Si含量高会使其工艺性变差。因此,从综合性能考虑,我们将00Cr16Ni14Si4钢中的Si含量控制在3.5-4%范围内。另外,在钢中还加入少量的铝和稀土。在换热器制造过程中采用先焊后胀的方法,配套焊接材料有KY704H氢弧焊丝和KY704E电焊条。在制造换热器列管与管板焊接时也出现了一些问题,例如:在试片试焊,焊道上,出现多处裂纹。经过多次试焊,总结、制定出了最佳的焊接工艺,在焊接过程中严格执行焊接工艺要求,对焊工进行严格的培训,但在设备焊接过程中,局部仍出现少量裂纹,经对母材及焊条取样分析,结论是焊条Si含量过高(4.3-4.5)之间,降低si含量后,问题得到解决。      KY704钢制造的换热器、浓硝酸吸收塔、成品酸泵叶轮等浓硝酸设备经现场使用,达到了,预期效果,延长了设备使用寿命,确保了浓硝酸生产装置安全、稳定、长周期运行。由于换热器、浓硝酸吸收塔及成品酸泵叶轮使用寿命得到延长,大大减少了停车检修次数,减轻了检修工人的劳动强度,节约了费用开支。目前,该钢种已在我厂浓硝酸生产装置中推广。