[发明专利]一种耐蚀高铬铁素体不锈钢及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种不锈钢，具体涉及一种耐蚀高铬铁素体不锈钢及其制备方法与应用。

背景技术

硫酸是一种十分重要的基本化工原料，其产量与合成氨相当，其主要是作为无机化学工业的原料，硫酸号称“无机化工之母”。硫酸广泛应用于化肥工业、石油工业、有色冶炼工业、化纤工业、塑料工业、染料工业等作为反应介质、溶剂等制作各式各样的化工产品。因此，可以毫不夸张地说，硫酸的年产量反应了一个国家的国民经济工业的发达程度。硫酸的制酸原料主要有硫铁矿、硫磺、冶炼烟气、硫酸盐等，无论其原料如何，硫酸制酸系统流程采用的工艺主要是接触法。而接触法的硫酸制酸系统流程中的干吸工段，主要工作介质为强氧化性腐蚀的浓硫酸及高温浓硫酸，随着工艺的进步，对工艺参数的要求也越来越高，比如为了实现硫酸制酸系统流程中干吸工段的低温余热回收，必须将浓硫酸的温度提高到200℃，因此也同时提高了对系统流程装备结构材料的要求。

为了解决上述系统流程装备结构材料的腐蚀问题，西方发达国家美国、加拿大、德国、日本等相继研发了各种耐高温浓硫酸腐蚀材料。我国也进行了大量的开发。目前主要有三大类：第一类是高硅奥氏体不锈钢，如美国的ZeCor合金材料，中国专利CN 87102390A，CN 1196400A等。这些合金的镍含量大多在15～25％之间，另外该类合金的的热加工工艺复杂。第二类是高合金奥氏体不锈钢，如美国的310系列合金及中国专利CN 103710644A，904L，alloy20，瑞典的Sanicro28等高合金奥氏体不锈钢，这类合金的镍含量更高，达到了20～38％之间。第三类是镍基合金，如美国的哈氏C-276，哈氏D205，纽美特55合金。显然上述合金的镍含量都过高且加工工艺复杂，造成了这些合金的价格都不菲。因此有必要开发更为经济型的耐高温浓硫酸腐蚀的不锈钢。

铁素体不锈钢一般不含镍或仅含有少量镍，因此是一种节镍的经济型不锈钢，越来越受到大量研究开发者的关注。中国专利CN 101381842A通过控制钢中C，N含量，并添加Ti，Nb稳定元素，改善了铁素体不锈钢的耐点蚀性能及耐喷盐腐蚀性能；中国专利CN 103194689A，主要添加Ni，Cu，V，Mo，提高铁素体不锈钢的大气腐蚀及耐点蚀性能；中国专利CN 103276307A，添加V改善了高铬铁素体不锈钢力学性能、耐点蚀性能以及耐沸腾1％HCl腐蚀性能，但盐酸是强还原性酸，而浓硫酸及高温浓硫酸是强氧化性酸，相关耐蚀合金的合金化原理并不能等同；中国专利CN 103966525A，通过控制管材的成分及加工工艺，改善了铁素体不锈钢无缝管的生产质量；中国专利CN 104120356A，增加钼含量提高了铁素体不锈钢的耐点蚀性能，采用Ti，Nb双稳定改善了铁素体不锈钢有缝管的扩孔率；中国专利CN 101680066B，开发了一种耐硫酸露点腐蚀的铁素体不锈钢，通过控制Cr，Ni，Cu的含量及添加Ti，Nb，Zr，Mo改善了耐50℃，10％H2SO4腐蚀性能及降低了钢中硫化物的粒度，同理10％的稀硫酸是还原性介质，其合金化原理不一定适用于强氧化性介质高温浓硫酸；日本专利JP平1-157743A，控制Cr与钼的含量满足28≤[Cr％+3Mo％]≤60，并加入大量Ni，添加Ti，Nb，Zr稳定间隙元素，但未添加元素W改进性能；日本专利JP特开平8-199235A，添加了大量稳定化元素Ti，Nb，Zr，V，Co，改善了不锈钢的力学性能，但也未添加W改进性能。欧洲专利EP0097254(A2)，C，N含量较高，添加了大量稳定元素Nb，Zr，Al，Ti强力稳定间隙元素，未以W+Mo的复合作用来加以改善性能。

通过以上专利对比分析可知，现有技术中的铁素体不锈钢均未涉及各元素对铁素体不锈钢耐强氧化性介质100～200℃高温浓硫酸腐蚀性能的作用及影响，且均没有涉及添加元素W。因此需要开发一种具有优化元素配比的适合强氧化性高温浓硫酸腐蚀的经济型铁素体不锈钢。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种耐蚀高铬铁素体不锈钢及其制备方法与应用，提供了一种耐100～200℃高温浓硫酸腐蚀性能优良及耐点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等局部腐蚀性能优良且合金化相对经济的高铬铁素体不锈钢。