国产825(NS1402)合金材料高压空冷器研制.pdf

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1、514化工机械2013年国产825(NSl402)合金材料高压空冷器研制李春兰+(兰州长征机械有限公司)摘要NSl402合金材料具有强度高、焊接加工性能好、抗硫化物应力腐蚀开裂和氯化物腐蚀的特点。适用于加氢裂化装置高压空冷器，以往国内均采用进口Incoloy825合金材料。通过国产825(NSl402)合金材料高压空冷器的研制，介绍其设计和制造中的关键控制要点，以解决设备腐蚀泄漏问题。关键词高压空冷器NSl402合金材料腐蚀泄漏设计焊接机械加工密封性能中圈分类号TQ051．5文献标识码B文章编号0254-6094(2013)04-0514-05高压空冷器是石化行业加

2、氢裂化装置的关键设备之一。然而随着加工原油的劣质化，设备的腐蚀泄漏问题日趋严重，已上升为加氢装置非计划停工的主要原因之一，甚至造成安全事故。如何提高设备的使用寿命，使其长周期安全运行，选材是关键。据调查，国外在制造该装置时均选用Incoloy825(国际商品牌号，标准牌号N08825⋯)镍基合金材料。自2005年以来，兰州长征机械有限公司也为国内多家石化企业的加氢装置制造了数十台Incoloy825合金材料的高压空冷器，从根本上解决了腐蚀泄漏问题，但在国内该合金材料(包括钢板、钢管)全部依赖进口，其价格和供货周期受制于国外厂商。2007年10月，“国产825合金材料

3、高压空冷器成套技术开发”在中石化科技开发部立项(合同号：307033)。中石化洛阳工程公司提出制造技术要求；国产825(NSl402【21)合金材料(管、板)由北京钢铁研究院和长城特钢有限公司研发试制，高压空冷器由兰州长征机械有限公司研制，应用于长岭石化公司原油劣质化及油品质量升级改造工程170万t／a渣油加氢装置。产品已运行一年多，性能稳定、质量可靠。笔者就NSl402合金材料高压空冷器在材料、结构设计、设备制造以及检验控制方面进行总结介绍。1国产825(NSl402)合金材料简介NSl402(NSl42¨1)合金是一种用Ti稳定化的Ni-Fe—Cr—Mo-Cu耐

4、蚀合金，最早由美国Inconel公司于1952年开发成功，即为Incoloy825。该合金不仅具有优良的耐硫化物及氯化物腐蚀性能，而且还具有较高的强度以及良好的工艺加工性能，在化学、能源及石油化工等领域得到广泛的应用。因此，在高硫原油的加工中，工艺流体成分复杂，多含S、0、N等有害元素，采用NSl402合金材料制造加氢装置的高压空冷器应该是最好的选择。1．1NSl402合金的化学成分和力学性能NSl402合金采用真空感应炉+电渣重熔冶炼工艺，从而保证合金元素控制、力学性能及其耐腐蚀性能。其化学成分和力学性能除应满足文献[1](ASMESECTIONII)中SBl63

5、UNSN08825(换热管)和SB424UNSN08825(板材)的规定外，还应满足文献[2](其中P含量不大于0．030％)中的有关规定。国内冶炼时，C含量控制较低，杂质S、P以及si、A1、Mn含量也很低，不仅提高了材料的纯净度，而且增强了材料的抗晶间腐蚀及硫化氢应力腐蚀能力。国产管材与进口管材化学成分比较见表1。NSl402合金材料的力学性能、晶间腐蚀和晶粒度均满足标准及技术协议的要求(表2)。·李春兰，女，1964年8月生，高级工程师，总工程师。甘肃省兰州市，730050。第40卷第4期化工机械515表1国产管材与进口管材化学成分比较％项目NiCrTilVl

6、nCCuSiSPIdoA1Fe表2NSl402板、管力学性能和晶问腐蚀、晶粒度项目厚度／mm或抗拉强度屈服强度伸长率每月晶间腐蚀量晶粒度炉批号MPa％mm1．2NSl402合金抗晶间腐蚀性能表2数据显示，NSl402合金(管、板)晶间腐蚀速率远远低于ASTMA262，PracticeC(HueyTest)要求的每月5个周期腐蚀速率的平均值0．0750mm。将NSl402管和N08825管各两个试样同时浸在沸腾的65％硝酸溶液中进行5个周期的晶间腐蚀实验，结果对比见表3。表3NSl402管和进口N08825管晶间腐蚀对比mm表3数据显示，NSl402管材的耐晶间腐蚀性

7、能远优于进口N08825管材，这主要和合金元素含量有关系。国产材料Cr、Ni、Mo含量均高于进口管材，C含量也低于进口材料，导致了耐晶间腐蚀性能优于进口材料。2主要技术参数高压空冷器的主要技术参数如下：设计压力16．07MPa操作压力15．30MPa设计温度151oC操作温度131—50。C(最低40。C)工艺介质热高分气(H：63．163％，H：S1．184％，NH30．361％，H2022．049％)管板材料NSl402换热管材料NSl402换热管规格(k25mm×2mm／12m水压实验压力20．1MPa气密性实验压力16．1MPa设备规格(管子长度X管箱宽