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    越来越多的阀门和泵采用双相不锈钢制造

    2023-04-06

           生产制造厂家已经逐渐认识到, 只有采用性能极佳的材料才能防止Z苛刻环境条件下的事故,降低维修和停工时间,并且降低寿命周期成本。正因如此,双相不锈钢的应用范围已从管材、板材、棒材扩大到了阀门和泵。过去双相不锈钢存在焊接和成型困难的问题,但现在这些问题逐渐得到了解决。各种双相和超级双相不锈钢在泵和阀门的制造中得到了应用,并且有可能还会增加,它们将在电厂、海水淡化、造纸,石油化工和化工等加工和能源行业起到越来越重要的作用。


    为什么要使用双相不锈钢

          近年来, 几家阀门和泵制造厂已开始将双相和超级双相不锈钢作为制造阀门和泵的材料,或在生产制造阀门和泵时增加了使用双相不锈钢的比例。Z近的例子是在2014 年11 月,Wärtsilä Shipham Valves 公司宣布采用双相和超级双相不锈钢制造压力等级更高的阀门,扩大了双相和超级双相不锈钢的使用范围。现在该公司生产的尺寸范围从15~1200mm,压力可以达到ANSI 1500lbs 的小黄片在线免费观看、截止阀、止回阀、小黄片污下载、蝶阀等所有阀门都可以使用双相和超级双相不锈钢制造。其它阀门制造厂家也能够提供双相和超级双相不锈钢产品,如Emerson、Flowserve、GEMü、Kitz、KSB、Metso、Parker Hannifi n、Sitecna 和Victaulic 等,泵的制造厂家包含有Cornell Pump、Goulds pumps(ITT)、Grundfos、KSB、Pioneer Pump、PSG、Sulzer 和Torishima。多数公司都是根据介质的腐蚀程度对阀门和泵进行选材,材料主要包含:普通奥氏体、6Mo 合金、蒙内尔合金、哈氏合金、双相和超级双相不锈钢。

           如果Shipham 的发展目标是采用双相或超级双相不锈钢来制造MAX压力等级的阀门和泵,那么选择双相不锈钢有以下理由:

    1)耐腐蚀性能。

          双相不锈钢比普通奥氏体不锈钢有更好的耐应力腐蚀开裂和点腐蚀性能,而且价格低于镍基合金和超级合金,这使其成为海洋环境以及海水淡化行业Z理想的材料。

    2)高硬度和耐侵蚀。

          双相不锈钢能很好经受住木屑、粗砂、泥浆、沙子和其它腐蚀性介质侵蚀,并有很好的耐磨性,可以考虑其在矿石开采、废水处理和造纸行业的使用。

    3)紧凑性。

          由于有较高的强重比(强度和重量的比值),相比于普通钢种,采用双相不锈钢时,可使阀门和泵的壁厚更薄,占用的空间更小,当空间有限时,这是一大优势。这同时意味着采用双相不锈钢制造的体积较小的泵和阀门就能达到其他材料制造的体积更大的泵和阀门的传输功率,在改造时可以使用功率更大的双相不锈钢泵替代旧型号的泵。


    缺点

           在过去,成型性能不足和难以焊接两大因素抑制了双相不锈钢在阀门和泵制造行业的使用。在2009 年时有些阀门的供应商不愿意根据NACE MR0103 标准去生产双相不锈钢阀门,主要原因是双相不锈钢铸件焊接困难,同时焊接过程质量控制不好也会使双相不锈钢泵和阀门在安装后不久就产生腐蚀失效。在科威特的一家炼油厂,由于在制造阶段采用了不正确的热处理工艺,双相不锈钢泵使用三年后失效。双相不锈钢的延展性一般都低于奥氏体不锈钢,为解决该问题, 在2013 年5 月,Outkumpu 公司开发了两种新的双相不锈钢钢种。在测试中,FDX25TM和FDX27TM 的耐腐蚀性分别优于奥氏体不锈钢304L 和316L,并且拥有更高的机械强度和更好的耐应力腐蚀开裂性能,然而,他们像奥氏体不锈钢一样易于成型加工。这些双相不锈钢可进行冷成型诱发的TRIP(相变诱导塑性),可以提高材料的强度和成型性能。Outkumpu 公司认为这些既有强度又有延展性的合金非常适合泵壳的制造需求。


    材料

           阀门和泵可完全由双相不锈钢制造出来(通常是铸造),或者仅仅是接触腐蚀性介质的部件采用双相不锈钢制造。例如Victaulic 公司开发了一种带沟槽的端口小黄片污下载726D 系列,使用超级双相不锈钢制作了阀球、阀体和端盖。双相和超级双相不锈钢通常用于泵壳和叶片的制作,常见的组合是使用奥氏体铸铁件作为壳体,使用双相不锈钢作为叶片,但Z后在铸铁壳体上产生大量失效,所以现在所有部件使用双相不锈钢已成为惯例。经济型双相不锈钢一般不会当作阀门和泵的制作材料,但是从理论上讲,经济型双相不锈钢可以用来制造泵,但官方标准的缺乏阻止了它的发展。然而,Outkumpu 公司的Forta LDX2101(1.4162) 经济型双相不锈钢可以满足ASTMA 961/A 961M 标准中阀门的要求,中国江苏良一有限公司可以供由LDX2101 和2304 制作的泵的叶片。从上世纪八十年代起北海油气田所用的铸泵壳体就开始使用超级双相不锈钢Zeron100。与双相不锈钢相比,奥氏体不锈钢制作的泵存在尺寸太大以及耐腐蚀性能差的缺点,而超级双相不锈钢不仅可以提供足够的耐腐蚀性能并可减轻重量。Zeron 100(A995-6A,超级双相不锈钢F55)已经成功应用于喷射泵、海水提升泵和消防泵。为了满足铸造泵和阀门的要求,钢铁生产企业开发了大量双相和超级双相不锈钢,这里介绍一些常见的钢种:

            ASTM A890-1A(CD4MCu)。一种双相不锈钢,广泛使用在泵的制作,特别是在磨蚀行业的壳体和叶片。

           ASTM A890-1B、ASTM A995-1B(CD4MCuN)。同上,一种加氮双相不锈钢,化学成分与Wilfl eyWCD4TM 相似,但机械性能和耐腐蚀性能大幅提高。

           ASTM A890-3A(1.4468)。应用于加工业和海水领域的双相不锈钢。在含氯离子的介质中具有较强的耐点蚀性能,用于制造化工和原油设备中的阀门和泵。加入铜是为了提高耐弱硫酸的腐蚀,加入钼是为了提高耐一般腐蚀性介质的耐腐。

           ASTM A890-4A、ASTM A995-4A(1.4462)。即大家熟知的2205 双相不锈钢,Z普通的双相不锈钢之一。

           ASTM A890-5A、ASTM A995-5A(1.4410、合金2507)。超级双相不锈钢,广泛应用于耐氯化物腐蚀的加工工业,在海水中具有良好的耐腐蚀性能,主要用于制造泵和泵的叶片。法国优劲特(Ugltech)公司新开发的超级双相不锈钢UGI® 4410 与其非常相似,它也满足NORSOK标准,适用于油气和石化工业的阀门、法兰、过滤系统的制造,这种双相不锈钢可在高温高压的氯化物环境中使用。

           FDX 25TM(1.4635)和FDX 27TM(1.4637)。这些双相不锈钢是Outkumpu 公司为解决成型问题而开发的钢种。


    应用行业

           双相不锈钢的阀门和泵广泛应用于能源和加工行业的高腐蚀、高侵蚀和高压的环境中。这些行业包括海上油气开采、发电(包括核电)、工业废水处理、海水淡化、造纸、化工肥料的生产等。这些行业共同特点是与高氯化物的环境,特别是与海水有关,这里小黄片在线视频关注三个领域:海水淡化、造纸、化肥。

    (1)海水淡化

           由于干旱和气候反常,各种水处理的需求飞速增长。在世界Z干旱的地区饮用水特别短缺,包括非洲、中东和东亚。海水淡化行业以每年9%的速度快速增长,2014 年中国的海水淡化能力增长了16%。

          在海水淡化工厂中,腐蚀性Z强的地方发生在海水淡化的Z初阶段,即海水入口处。经验表明,普通奥氏体不锈钢无法应对含盐海水的腐蚀条件,因此在选材上有使用更高级别合金钢倾向,例如6Mo 合金或镍基合金,但双相不锈钢由于成本优势而逐渐得到了人们认可。目前双相不锈钢制造的泵,如水源泵、过滤器供液泵、增压泵和高压供水泵(双相和超级双相不锈钢)和高压增压泵,已在Z苛刻条件下得到应用。海水淡化也给双相不锈钢阀门提高了新的发展机遇,例如GEMü 公司新开发的阀门C480,就是一种超级双相不锈钢制成的带阀盘的蝶阀,可以使用在水处理、海水淡化、电厂等。

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     8寸150lb 级的双相不锈钢蝶阀

     (2)造纸

           像海水淡化一样,当碳钢和普通的奥氏体不锈钢无法满足造纸厂的腐蚀和侵蚀环境条件后,造纸行业开始采用双相不锈钢。造纸行业的环境非常恶劣,前部工序存在腐蚀性的化学物质、漂白剂及木屑。此外,造纸工业也随着时间不断发展进步,以前的造纸厂简单地将处理过的水进行排放,而现在水须闭路循环使用。这些水含有大量的化学物质,具有很高的腐蚀性。

           所有这些考量都使双相不锈钢和其它高合金材料或多或少成为材料的首要选择。双相不锈钢可以用于造纸行业的蒸煮器、反应器、清洗器、筛选器、氧化反应器、管道系统、化学回收设备、纸浆处理以及流浆箱和吸水辊等设备。2205 双相不锈钢早在十九世纪八十年代就在阀门和泵得到应用,现在仍然在用。用于制造阀门和泵的其它钢种包括CD-6MN(3A)(锻造的称之为329)和CD-4MCuN(1B),前者应用在含氯和二氧化氯化物地方的浆料阀中。Metso 公司向造纸厂提供各种自动化阀门,自动化阀门的材质有普通不锈钢、双相不锈钢、6Mo 合金、哈氏合金和钛合金。

    (3)化肥

           双相不锈钢制造的泵和阀门大量使用在化工行业,包括化肥生产行业。为应对异常恶劣的介质,Sandvik 与Stamicarbon 一道合作开发了Safurex 超级双相不锈钢,这种双相不锈钢在包括阀门在内的设备中的用途非常广泛。印度公司BHDT 开发出一种用Safurex 制成的高压用途的取样阀,LESER 公司用同种材料开发出尿素合成塔用的安全阀门。


    结论

           双相不锈钢在阀门和泵的应用前景取决于很多因素,包括对材料的认知、新标准的采用和技术进步(可能是Z重要的)。同时双相不锈钢的焊接和成型也比其他不锈钢更加困难,虽然这些认知是由于简单的习惯和思维定式造成的。但随着延展性好和焊接性能优良的双相不锈钢开发出来,双相不锈钢在泵和阀门行业的使用有可能还会增加。



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