魏平霞
(甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院,甘肅 蘭州 730207)
隨著化工行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步,化工生產(chǎn)對(duì)設(shè)備、材料的要求也在不斷提升。為了滿足更高的要求,需要研發(fā)新型材料,這些材料不僅可以為石油化工、海洋開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域帶來(lái)便利和效益,也能促進(jìn)我國(guó)相關(guān)工藝技術(shù)的發(fā)展和革新。所以,要加強(qiáng)對(duì)化工耐蝕新金屬材料的開(kāi)發(fā)與研究,在化工生產(chǎn)的過(guò)程中積極采用新金屬材料,這樣不僅可以提升化工生產(chǎn)的質(zhì)量,還能滿足節(jié)能降耗的要求。
(1)新型耐蝕合金。隨著社會(huì)的發(fā)展,人們?cè)谘芯抗に嚰夹g(shù)時(shí),不僅要考慮技術(shù)的科學(xué)性和有效性,更加注重節(jié)能、降耗、環(huán)保等方面的研究。目前,我國(guó)大力開(kāi)發(fā)節(jié)能型合金,并將此類(lèi)合金廣泛推廣和應(yīng)用。在實(shí)際研究的過(guò)程中,為了研制出含量較少或者完全不含稀少、珍貴金屬的合金材料,尤其是對(duì)含cr、Ni元素較少的不銹鋼進(jìn)行開(kāi)發(fā)和研制[1]。越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始研究Fe-Al-Mn體系,Mn30All0型鋼是一種已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的金屬材料,其具有較好的耐蝕性能,應(yīng)用價(jià)值較高。在Cr-Mn-N系不銹鋼研究的過(guò)程中,已經(jīng)對(duì)節(jié)省Ni的因素加以考慮。含有N雙相不銹鋼的性能較好,基本超過(guò)了304不銹鋼。日本已經(jīng)研發(fā)了Cr15NiJ·5Mo型不銹鋼,可以在酸性油氣井中使用,有很高的應(yīng)用價(jià)值,可以替代原本的雙相鋼。利用Mo、Nb、Cu三種元素進(jìn)行復(fù)合處理,以此提升鋼材料的耐蝕性,并且改善鈍化能力,具有較好的應(yīng)用效果。因?yàn)楣?jié)約型鋼的經(jīng)濟(jì)性較高且可以滿足能源節(jié)約的要求,所以我國(guó)對(duì)此類(lèi)型鋼的開(kāi)發(fā)十分重視?,F(xiàn)在已經(jīng)研制出的節(jié)約型鋼包括Fe-Mm-Al-Cr-Si系鋼,這種鋼材料具有很高的使用價(jià)值,同時(shí)也具有較高的耐熱、耐腐蝕的性能。除此之外,加大對(duì)合金性能的研究與開(kāi)發(fā)。在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的過(guò)程中,對(duì)新材料的需求量在不斷提升,提高合金材料的性能也是研究發(fā)展的主要內(nèi)容。目前,高耐蝕能力材料的主要研究方向就是研究高合金化材料,并且針對(duì)工業(yè)算介質(zhì)的需求量,開(kāi)發(fā)更多耐化工強(qiáng)腐蝕性的耐磷酸UB6合金材料,此類(lèi)新材料可以滿足更多化工生產(chǎn)的需求。
(2)非晶鈦合金。非晶態(tài)合金材料是一種多組元合金,組成部分包括多種金屬、類(lèi)金屬,也可以稱(chēng)作是金屬玻璃。非晶態(tài)合金院子的排列長(zhǎng)呈無(wú)序狀態(tài),所以不會(huì)出現(xiàn)位錯(cuò)、晶界等問(wèn)題,成分偏析等因素也無(wú)法對(duì)該材料產(chǎn)生影響,所以這種材料具有很好的耐蝕性,機(jī)械強(qiáng)度也相對(duì)較高[2]。非晶態(tài)耐蝕合金在早期研究的過(guò)程中,主要采用貴重金屬作為組成部分。但在Ni、Fe等合金材料的研發(fā)與應(yīng)用之后,該材料的組合成分也發(fā)生了一定的變化,應(yīng)用性能也隨之提升。對(duì)大塊非晶體進(jìn)行研究是當(dāng)前主要的研究?jī)?nèi)容之一。節(jié)約型Fe-Al-Mn合金利用快凝技術(shù)可能會(huì)實(shí)現(xiàn)非晶化,耐蝕性能則會(huì)更進(jìn)一步提升。非晶鈦合金的研究較早且有所突破,例如,Al-Fe-B非晶態(tài)合金就是一種比較高質(zhì)量的合金材料。鋁基非晶態(tài)合金也是實(shí)用價(jià)值較高的新型材料,其主要特點(diǎn)就是強(qiáng)度較高。Al-La-Ni合金材料中含有大量的Al,通過(guò)晶華化處理之后,可以提升該材料的斷裂強(qiáng)度,通??梢赃_(dá)到1000MPa,即使在300℃的高溫條件下,該材料也可以保持在原本的斷裂強(qiáng)度范圍內(nèi),與傳統(tǒng)合金相比,該合金材料的性能已經(jīng)十分優(yōu)越,且耐腐蝕性、韌性也相對(duì)較強(qiáng)。
(1)仿制與創(chuàng)新。在化工耐蝕新金屬材料開(kāi)發(fā)與研制的過(guò)程中,不僅要對(duì)國(guó)外的優(yōu)秀技術(shù)進(jìn)行研究和仿制,還要積極進(jìn)行開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新。從發(fā)展的過(guò)程中看,尿酸、硫酸、醋酸等化學(xué)物品或鈦合金、鎳基合金等金屬物品都是仿制簽署連、美國(guó)等國(guó)家。計(jì)算式耐蝕性較低的合金鋼在最初研制的時(shí)候也是仿制的日本、法國(guó)等國(guó)家。例如,仿制了法國(guó)的APS10M4a,進(jìn)而研發(fā)出12Cr2AIMoVe。實(shí)際上,要不斷的發(fā)展和進(jìn)步,不能單純依靠仿制生存,要加深對(duì)各類(lèi)先進(jìn)鋼種理化性質(zhì)的研究,掌握現(xiàn)代化、先進(jìn)化的將工藝,包括冷熱加工技術(shù)、感應(yīng)焊接、激光焊接等制造工藝。要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)測(cè)試的能力,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不斷進(jìn)行改進(jìn)和完善,對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析,根據(jù)已有的研究經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)成果,創(chuàng)新耐蝕鋼的種類(lèi),從而促進(jìn)我國(guó)化工行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。
(2)緊跟時(shí)代浪潮?,F(xiàn)如今,科技在不斷的發(fā)展和進(jìn)步,國(guó)內(nèi)對(duì)耐蝕性鋼的研究也更加全面和深入。例如,碳銨用鋼已經(jīng)被時(shí)代所淘汰。尿素的生產(chǎn)工藝也在不斷完善和發(fā)展,主要向高溫、高壓的方向發(fā)展,在這個(gè)過(guò)程中,設(shè)備遭受的腐蝕愈加嚴(yán)重,需要使用鈦材或更高品質(zhì)的材料。再例如,在煉油廠之中,原本在催化吸收解吸系統(tǒng)和催化、焦化分餾塔底設(shè)備管線和部件中采用的材料為12Cr2AIMo鋼[3],利用這種材料提升設(shè)備的抗腐蝕能力。但該材料的硬度較高,所以國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)對(duì)該材料進(jìn)行了研究和改進(jìn),去掉了材料中的釩,同時(shí)也減少了碳含量,進(jìn)而制作出了08Cr2AIMo鋼,不僅提升了鋼材料的性能,也改進(jìn)了焊接性能。除此之外,石化設(shè)備廠也在努力降低鋼中的碳含量,以此實(shí)現(xiàn)去釩的目的,同時(shí)增加稀土脫硫等工藝手段來(lái)提升鋼材料的焊接、物化等性能,通過(guò)反復(fù)的研究與實(shí)驗(yàn),最終獲得了09Cr2AIMoRe鋼,并在石化廠中進(jìn)行應(yīng)用和推廣??梢?jiàn),鋼材料正隨著時(shí)代的進(jìn)步而不斷的更新和發(fā)展,在吸收傳統(tǒng)工藝技術(shù)的同時(shí),還要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需求進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)。
(3)新舊成果結(jié)合。我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了全新的發(fā)展階段,冶金部門(mén)雖然研究了多種耐蝕材料,但很多材料并沒(méi)有得到有效的推廣,甚至半途而廢。例如,國(guó)內(nèi)研發(fā)了A4鋼,在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始到材料試用,該材料展現(xiàn)了較強(qiáng)的功能性,可以替代尿素。18-12Mo鋼在維綸工程設(shè)備中有很明顯的應(yīng)用效果,但在“文化大革命”的影響下,冶煉條件受到了極大的限制,最后導(dǎo)致各類(lèi)技術(shù)指標(biāo)、生產(chǎn)工藝都出現(xiàn)問(wèn)題,無(wú)法實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的優(yōu)化。而現(xiàn)代科技在不斷發(fā)展,各類(lèi)技術(shù)水平都在不斷提升,針對(duì)優(yōu)秀的傳統(tǒng)工藝技術(shù)、研究成果,可以加以利用和完善,適當(dāng)進(jìn)行成分調(diào)整,采用現(xiàn)代化的冶金技術(shù)去除雜質(zhì),從而獲得更好的研究成果。
綜上所述,國(guó)內(nèi)要加強(qiáng)對(duì)耐蝕性新金屬材料的研究與開(kāi)發(fā),就要加大投入力度,對(duì)舊技術(shù)、設(shè)備、工藝等進(jìn)行改造和創(chuàng)新,通過(guò)不斷完善和更近,研制出更多高性能、高質(zhì)量的金屬材料。