254SMO不锈钢管在烟气脱硫装置中的应用

摘要

众所周知，二氧化硫是大气污染，形成有损于自然、环境和人身健康酸雨的主要介质之一。由于这个原因，许多火力发电厂都开始使用烟气脱硫装置以减少硫的排放量。几十年来，不锈钢作为建筑材料已经成功地、广泛地应用在吸收塔、内部件、阻尼器等结构中。使用不锈钢是一个非常有经济效益的解决方案，具有设备寿命长、易采购和低维修成本等特点。根据腐蚀环境的不同，可以选用不同种类的不锈钢，而超级奥氏体不锈钢常常用于腐蚀条件较为苛刻的部位。

目前市场上有几种经常在烟气脱硫装置使用的超级奥氏体不锈钢。它们的化学成份是基本相同的，均含有大约20%的铬、6.0%的钼和0.20%氮。这类超级奥氏体不锈钢的典型钢种分别是：瑞典Avesta的254SMO、德国Krupp VDM的Cronifer 1925hMo(1.4529)及美国Allegheny Ludlum的AL-6XN等。

本文就这类超级奥氏体不锈钢在烟气脱硫装置的应用进行了探讨。

254SMO不锈钢管的发展

在现行的美标（ASTM)中，可以找到三种超级奥氏体不锈钢，见表一。当中，只有254SMO是有针对性的、为提高材料的耐点腐蚀和缝隙腐蚀能力、同时保证厚板的可焊性而研制、开发出来的。1978年末，254SMO开始大量商业化生产，并应用于不同工业中腐蚀环境苛刻的部位。

N08367是在其原有钢种的基础上发展而来的。其原型含有大约20%的铬和6.0%的钼，但没有氮。由于缺氮，只能生产较薄的钢带和薄壁热交换器管，否则会有σ相析出，导致其韧性和耐蚀性的下降。含有0.20%氮的改进型于八十年代初引进市场。（6XN)

N08926是一个通过加入氮，对老牌钢种904L改进后的型号。最初型号的氮含量也较低。直到八十年中旬，氮含量为0.20%,目前的型号才开始逐渐成熟。（1.4529)

254SMO不锈钢管标准

虽然三个钢种都包含在美标ASTM中但只有254SMO和N08926包含在新执行的、统一的欧洲标准EN中，而N08367却没有，见表一。研究表明，铬、钼和氮元素对提高不锈钢耐腐蚀性能有决定性的作用。表一给出了三个超级奥氏体不锈钢这些元素的含量。而它们的作用可以通过如下公式来体现的，其中PRE值越大，耐蚀性也越高。

PRE=铬+钼+氮

表一 根据欧标和美标三种超级奥氏体不锈钢影响其腐蚀性能元素的含量。

1. 根据标准中最小值计算

2. EN欧洲标准

3. ASTM美国标准

4. 不存在

254SMO是瑞典AVSETA公司的专利注册商标。

AL-6XN是美国ALLEGHENY LUDLUM公司的专利注册商标。

可以看到，所有重要化学成份的含量均是很接近的。PRE 值也处于同一水平。值得一提的是，现代炼钢法的精度非常高。也就是说将价格较高元素的含量控制在标准的下限是很容易做到的（为了降低成本）。

这三种超级奥氏体不锈钢化学成分中最大的差别在于镍含量。N08926 和N08367的镍含25%，而254SMO 的只有18%。但镍元素对材料的耐腐蚀性几乎没有影响，见公式（1）。

不同标准对机械性能的要求是不一样的，但化学成份的差别是很小的。在市场上流行的、三种超级奥氏体不锈钢典型钢种也在表一中给出。

254SMO不锈钢管耐腐蚀性能

所有钢种都是针对氯离子环境中点腐蚀和缝隙腐蚀问题而开发的。而且合金设计原理也是相同的，即∶所有都采用"20 铬 + 6 钼 + 0.2 氮"原理。结果就是它们的PRE值均在43-43范围内，远远高于其它高合金化不锈钢如904L 等。但这三个钢种之间的差别是非常小的。

寻找这些钢种之间差别最可靠的方法就是进行对比试验。尽管已经标准化，但不同实验室，甚至同一实验室内，在执行标准时，均会出现不同的结果。样品的取样与准备，如表面处理和焊后处理等都对试验结果有决定性影响。

最可靠的方法当然是通过一个试验结果对其没有经济利益的中间机构来进行对比试验。

DAVIES和 Potgieter于一九九九年在南非（Causes and remediation of corrosion failure OF DUPiplex stainless steel equipment in a PVC plant,Proc.14th ICC Congress, Cape tov来二零零零年五月（Materials Performance）均描述了这样的试验。他们要为一个PVC工厂中改造螺旋式热交换器提供材料建议。他们的基本指导思想是使用6.0% 钼超级奥氏体不锈钢。为了能比较N08926和254SMO 哪一个钢种更适合，在80℃的NaCl溶液中进行试验决定其点腐蚀电位。试验的结论是"254SMO 比N08926有更好的耐点腐蚀能力。"

Malik 博士就职于沙特阿拉伯的SWCC（沙特阿拉伯国家海水淡化管理机构）腐蚀实验室。他对254SMO 和NO8367进行了另一种比较。SWCC在其反渗透法的海水淡化装置中有很好的使用254SMO 的经验。他们想知道N08367是否也可以使用。为此，对N08367进行了比较试验。他们选用了 316L 和254SMO 作为对比材料。

结果发现NO8367是够用的。但同时他也发现"对比材料254SMO 比N08367有更高的点腐蚀电位Em，从而说明对比材料（254SMO）有更好的耐点腐蚀能力。"【Corosion performance evaluation of super-austenitic stainless seel UNS N08367,Proc.Desalination andreuse, International De- salination Association, Bahrain2002]。

254SMO不锈钢管材料的选择

不锈钢的选择必须依据烟气脱硫装置中腐蚀环境（如氯离子含量、酸碱度和温度等）和装置结构设计来进行。其中耐蚀性是主要性能之一。综上所述，这三个超级奥氏体不锈钢在耐氯离子腐蚀方面具有相同的水平。除此之外，材料的可采购性、材料的生产规格都是很重要的因素。254SMO 可以以卷板形式生产，最大宽度为两米。这给设计、节省材料方面带来很大的便利。同时，由于其镍含量较低，所以其价格受镍价的影响也较少。

254SMO不锈钢管应用业绩

由于其极好的耐腐蚀性能，254SMO 已经广泛地应用在烟气脱硫装置。在美国、德国、西班牙、芬兰、瑞典、奥地利和中国等国家254SMO 均被选用。主要使用部位有∶吸收塔的塔体、烟道、档门板、内件、喷淋系统等。使用情况良好，至今没有发现失效情况。

254SMO不锈钢管结论

l 6.0%钼超级奥氏体不锈钢N08926、254SMO和NO8367在化学成份（特别是影响耐蚀性元素）的差别是非常小的，对其耐点腐蚀和缝隙腐蚀能力没有较大的影响。

l 该结论是不同实验室的研究结果，并发表于较大的国际会议和较有影响的学术杂志上。

l 6.0%钼超级奥氏体不锈钢254SMO 很早就应用于烟气脱硫装置中的不同部位，并有很好的业绩。

l 由于镍目前处于高价位，所以采用254SMO会给您带来不小的经济效益，且不会影响使用效果。

l 254SMO最早发明后，由于有专利注册，别的公司只能添加镍来避免专利注册范围，所以才会有其他几种合金，但会增加成本。