《化工管道设计中的问题初探集锦1》.doc

醋酸装置中高合金管道材料的应用与探讨 摘要：概述了醋酸装置中哈氏合金和锆合金的特性及其管道材料的应用，并对高合金管道的设计原则、新材料的采用、阀门及法兰的选材等方面进行了探讨。 关键词：醋酸装置 哈氏合金 锆合金 1、引言 由于需求增加，今年全球醋酸价格平均上涨了35%。在国内市场，醋酸价格上涨的走势更为强劲，市场价格全面达到5500元/t以上，上限突破了6000元/t，比去年同期上涨40-45%。这主要是我国醋酸下游产品醋酸乙烯、精对苯二甲酸（PTA）、聚乙烯醇、醋酐等进入快速发展时期，其中发展最快的是PTA，这些下游产品产能的快速增长必须迎来醋酸工业新的更大的发展。 我国现有的醋酸生产能力约达135万t/a；在建设中的四套醋酸装置将使生产能力增加70万t/a；另据悉，落户于南京化工园区的Celanese公司将独资建设一套60万t/a醋酸装置，规模号称中国第一、世界第二；中国石化（SINOPEC）与BP已签署协议，在南京合资建设50万t/a醋酸装置。详见表1。 表1 建设中和计划建设中的醋酸装置 公 司 地点 设计能力kt/a 工艺 开始建 设时间 预计投 产时间 江苏索普集团公司 镇江 150 甲醇羰基合成法 2002 2004.9 扬子江乙酰化工公司 重庆 350(从200扩建) 甲醇羰基合成法 2005 大庆石油管理局甲醇厂 大庆 200 2004.4 2005.10 山东兖矿集团 枣庆 200 甲醇羰基合成法 2001 Celanese 南京 600 A0 2006 SINOPEC-BP 南京 500 Cativa 2006 由于醋酸装置中除大量应用了300系列不锈钢外，还大量应用了哈氏合金（Hastelloy）、锆合金和超级不锈钢等高合金材料，这使醋酸装置的投资较高，对于一套50万t/a醋酸装置，总投资约为1.5亿美元。这必然会给有关的材料及加工行业带来新的契机。对于设计而言，正确、合理地应用这些高合金材料，以降低投资和延长装置的运行寿命必然是最关注的问题。本文仅就此对某些方面进行一些粗浅的探讨。 2、哈氏合金 2.1 概述 哈氏合金是由Haynes International Inc.开发的特殊用途的合金（耐蚀、耐高温等），有2类牌号，即Hastelloy和Haynes。 在耐蚀的Hastelloy系列中，Hastelloy B是较早使用的Ni-Mo合金，Hastelloy B使用中的主要问题是，焊接后在热影响区会形成第二相，从而大大降低了其耐蚀性。因此，用Hastelloy B制造的结构必须进行焊后热处理以提高其耐蚀性。 Hastelloy B-2是进一步开发的改进材料，对各种浓度的盐酸具有极好的耐蚀性，同时对硫酸、醋酸和磷酸具有良好的耐蚀性，而且对点蚀和应力腐蚀破裂有极好的耐蚀能力。Hastelloy B-2具有更低的C含量和Fe含量，从而消除了在热影响区形成第二相的问题，所以Hastelloy B-2可以在焊接状态下使用。 Hastelloy B-3是Ni-Mo合金家族中的新成员，它同样对各种浓度的盐酸具有极好的耐蚀性，同时对硫酸、醋酸、甲酸和磷酸具有良好的耐蚀性，而且对点蚀和应力腐蚀破裂有极好的耐蚀能力。由于对其化学组成进行了调整（增加Cr，W），改善了热稳定性和加工特性。 Hastelloy C-276 Ni-Mo-Cr合金，是在Hastelloy C基础上改进的新型的多用途的耐蚀合金。其低的碳含量使之在焊接热影响区的晶界析出减至最小。它可在焊接状态下应用于大多数化工过程。 Hastelloy C-276对宽范围的氧化性和还原性介质均有极好的耐蚀性，如强氧化性的氯化铁和氯化铜、甲酸、醋酸、醋酐、海水等；而且还是少数能够经受湿氯气、次氯酸盐的材料之一。正是由于它的极好的耐蚀性，常被誉为“万能”耐蚀合金，应用在看来可能会发生腐蚀的地方。在浓度小于65Wt%的磷酸中，在沸点以下的所有温度下，其腐蚀速率小于5mpy(0.13mm/y);在99%的醋酸中，在沸点下的腐蚀速率小于1mpy。 Hastelloy C-276还对点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀破裂具有极强的抗蚀能力。 Hastelloy C-276可进行轧制、热镦锻、冲压，已成功地应用于深拉、拔丝、压力成形。所有常用的焊接方法均可用于Hastelloy C-276，但不推荐使用氧乙炔焊和埋弧焊。 除非另外规定，轧制的Hastelloy C-276常以固溶热处理状态供货。一般在1121℃进行热处理，然后迅速淬冷。 各种哈氏合金的典型化学组成如表2所示。 表2 各种哈氏合金的化学组成 Wt% Ni Mo Cr Fe Co W Mn