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JNS耐硫酸露点腐蚀钢板简介

时间: 2011-07-05 02:04 来源: 作者: 点击:
在电力、冶金、石化等工业领域,以煤或重油为主要燃料的烟气处理系统,如锅炉低温部位的空气预热器、省煤器、烟道、烟囱以及脱硫装置等,普遍会遇到燃料中含硫量偏高,在露点温度下形成硫酸而造成设备腐蚀问题,这称之为“硫酸露点腐蚀”的现象。与普通的大气腐蚀不同,这种腐蚀不仅使普通碳钢遭受腐蚀,而且使也受腐蚀,因此危害极大。采用较高含硫量燃料的锅炉烟气中含有SO2和SO3,它们与烟气中的水汽结合生成亚硫酸和硫酸,并在锅炉的低温部件上凝结,引起硫酸露点腐蚀。用普碳钢制作的锅炉低温部件,由于其耐硫酸露点腐蚀性能很差,腐蚀严重,使用寿命很短,因此,研制、开发和使用耐硫酸露点腐蚀钢对提高钢套筒烟囱、锅炉低温部件等使用寿命有着非常重要的意义。

80年代中期,日本新日铁株式会社研制生产了耐硫酸腐蚀钢新S-TEN1、S-TEN2,95年日本住友公司也研制生产了耐硫酸腐蚀钢CRIA,并向我国很多企业推广使用。经过长期使用证明,日本的此类型钢种,更适应其本国的实际情况,在我国不能达到理想的效果。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%,超过了国家标准GB50051-2002中规定的2.5%最高含硫量标准。日本的发电厂燃烧用煤含硫量较低,使用环境的差别使其产生的效果差距非常大。

济南钢铁集团总公司根据国内的需求,1989年率先与国内有关大学、科研机构合作,并调集集团公司技术中心优秀科研人员,克服当时的种种困难,联合攻关,于1990年初成功研制出了12MnCuCr“耐硫酸露点”钢板,同年6月通过了山东省冶金工业厅组织的产品鉴定,成为国内首家生产耐硫酸露点钢板的钢铁企业。该产品首先被当时的电力部华北电力设计院(主设:李兴利)采用,并用于河北三河电厂,随后,德州华鲁电厂,邹县发电厂,菏泽发电厂,威海发电厂、日照发电厂、莱芜发电厂、聊城发电厂、南京扬子石化、北京燕山石化、齐鲁石化、济南炼油厂等诸多电力、化工企业建设工程,也先后采用该钢种制作烟道、钢烟囱、乙烯裂解炉或空气预热器、鼓风机等,工程实践取得令人满意的效果,得到各用户的一致好评。

1993年,上海三钢也研制开发出了NS1-1、NS1-2(10CrMnCu)耐硫酸露点钢,并为国内火电厂应用。

经过各个使用单位反馈的各种数据证实,我国自主开发研制的耐硫酸露点钢,无论是济南钢铁公司生产的12MnCuCr还是上钢三厂生产的10CrMnCu,都非常适合我国燃煤电厂烟囱钢内筒的使用环境,并得到专家的广泛认同。

我国是一个以燃煤为主要能源结构的国家,燃煤烟气中的粉尘、硫化物、氯化物、氮氧化物是大气污染的主要污染源。

进入二十一世纪,国家对环境治理的力度不断加大,各种环境保护政策、法规不断出台,特别是1991年出台了《燃煤电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—91),对以燃煤为主的高污染企业进行治理,实行先达标后生产,对新批项目则必须配置脱硫设备,对各发电、化工、石油、钢铁企业提出了新的环保要求,紧迫的任务就是添加脱硫装置,使其燃烧的烟气中含硫量降低到国家允许的排放标准,以使我国在较短的时间内将二氧化硫等污源物的排放量达到国际先进水平。

据不完全调查,我国有95%的脱硫装置采用湿法脱硫,湿法脱硫工艺对烟气中的SO2脱除效率较高,但对造成烟气腐蚀的主要成份SO3脱除效率并不高,仅20%左右。脱硫后,由于烟气湿度通常较大,温度较低,烟气中单位体积的稀释硫酸含量会相应增加,因此,脱硫后的烟气仍然属于强腐蚀性烟气等级,对烟囱的腐蚀并没有减弱,相反地,脱硫后的烟气环境可能使烟囱的腐蚀状况进一步恶化。

我国的许多防腐专家及科技工作者从来就没有停止过对防腐类问题的研究,1997年福建漳州后石发电厂首先采用国外先进技术,把纯钛板应用于烟囱内筒,效果非常好,但钛钢板的造价太高,一个烟囱光内钢筒就要8千多万元。后来,不少学者把钢板与钛板结合起来,采用爆破的方式把很少的钛牢固的附着在钢板上,形成后来的钛合金复合板。近几年随着国际钛价格的不断攀升,一个烟囱建设下来光内衬钛合金复合板的材料采购一项就要投入4千多万元,收效比纯钛板的效果也大打折扣,并且焊接工艺相当复杂,容易在焊缝处出现强腐蚀。

面对新的问题,济南钢铁股份有限公司联系众多电力、化工、环保脱硫、冶金研究、经济等多方面的专家,进行社会综合调查,积极研究解决耐酸钢板在烟气脱硫后面对强腐蚀条件下耐酸性能这一难题,调集精干力量,吸取日本新日铁株式会社研制生产的耐硫酸腐蚀钢S-TEN1、S-TEN2和日本住友公司研制生产的耐硫酸腐蚀钢CRIA,以及国内“耐硫酸露点钢”的研究成果,在济南钢铁股份有限公司原生产的耐硫酸露点钢板12MnCuCr基础上,经过不间断的科研攻关,于2004年6月成功研制开发出了耐硫酸露点腐蚀钢板的更新产品----JNS耐硫酸露点腐蚀钢板。JNS耐硫酸露点腐蚀钢是在钢中加入Cu、Cr、Ti、Sb等元素使钢在接触硫气体时(如排放含硫废气的钢烟囱),增加对露点以下,由SO3和H2O结合生成的硫酸耐腐蚀性能。与以往耐酸钢板不同的是,JNS钢板不仅适合于未经过脱硫的干烟囱,更适合于经过脱硫后的湿烟囱,而原来的耐硫酸露点腐蚀钢板主要针对的是未经过脱硫的干烟囱。JNS既充分发挥了原来“耐硫酸露点钢”的特性,又考虑到了在脱硫条件下强腐蚀的特点,不但对硫酸露点有耐腐蚀性,而且对盐酸露点、氟化氢、氯化物也有一定的耐腐蚀性能。

JNS耐硫酸露点腐蚀钢板是一种既耐硫酸露点腐蚀又耐大气腐蚀钢种。钢中主要含Mn、Cu、Cr、Ti、Sb等抗硫酸露点腐蚀的合金元素,而Cu、Cr、Sb又是三个最主要的抗大气腐蚀元素。Cu:在钢的大气腐蚀过程中起着活性阴极的作用,在含硫介质腐蚀的条件下,Cu消耗电子与SO4-2离子反应,在钢板表面形成致密的Cu2S膜,进而隔离Fe同硫酸溶液的接触,并且消耗周边的SO4-2离子来抑制Fe的涌出,促进钢产生阳极钝化,从而降低钢的腐蚀度,(机理:2Cu+4H++6e-+ SO4-2→Cu2S+40H-)同时Cu在锈层中的富氧能够改善锈层的保护性能。Ti:高温高浓度环境下有利于抵制硫酸腐蚀。Cr:在高温(>200℃)下可提高耐硫酸特性。S:在0.04%以内部分可提高耐硫酸性能。经过众多科研工作者上万次的实验,使Cr、Ti、Sb元素和钢中Cu、Si等元素的合理有效的匹配,显著提高了JNS钢板在新型条件下的耐腐蚀性能。

通过防腐实验显示,其耐腐蚀性能:普碳钢<不锈钢<耐候钢<普通耐硫酸腐蚀钢<新一代JNS耐硫酸露点腐蚀钢板。

JNS的主要用途:火电厂的钢套筒烟囱及烟道、预热设备、脱硫设备(集尘器、GGH)、化学储罐容器、空气预热器、锅炉压力容器、垃圾焚烧炉、鼓风机、集装箱、铁道车辆、石油井架和采油平台以及化工石油设备中含硫腐蚀介质的容器等。

JNS耐硫酸露点腐蚀钢板在山东邹县发电厂(2×1000 MW)、厦门嵩屿发电厂(2×300 MW)、福建南埔发电厂(2×300MW)、深圳发电厂(2×300MW)等工程的烟囱钢套筒工程中得到了实际应用,许多老专家会同设计人员一起现场论证,一致认为“JNS耐硫酸露点腐蚀钢板”比以往的“耐硫酸露点钢板”性能更稳定,焊接更方便,更容易加工,使用更安全,来自各实验室的报告显示,“JNS耐硫酸露点腐蚀钢板”的耐酸性能也超过了过去的“耐硫酸露点钢板”,很多专家经过充分论证后预言,该钢种在脱硫后的烟囱中连续使用可保证三十年以上,而且JNS钢板的价格也远远低于钛合金复合板、宾高德等。

小议: 一、上面讲的12MnCuCr和10CrMnCu两种钢材的耐硫腐蚀性能与DNS及JNS钢的耐硫腐蚀能力 还不能相提并论, 12MnCuCr和10CrMnCu两种钢只是优质耐候钢, 它们还没有达到耐硫腐蚀的能力。

二、JNS与DNS钢耐硫腐蚀能力相仿, 但JNS要略逊于DNS钢。

三、JNS与DNS钢对于盐酸(HCl)、氢氟酸(HF)、磷酸(H2PO2)、甲酸(CH2O4)、柠檬酸(C6H8O7)、苛性钠(NaOH)、氯化钠(NaCl)、都有较强的耐腐蚀性能。

四、JNS与DNS钢在硝酸中差一点没有燃烧起来, JNS与DNS钢在使用中应避免接触硝酸。

五、JNS与DNS钢的抗氧化能力不如不锈钢。

六.试验表明,当硫酸浓度降低时,PH值升至在3-6时,它的抗硫腐蚀能力反而下降,必要时应进行防腐处理。(end)

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