浅谈化工耐蚀新金属材料开发应用

2020-12-08魏平霞

世界有色金属 2020年1期

魏平霞

（甘肃能源化工职业学院，甘肃兰州 730207）

随着化工行业的发展和进步，化工生产对设备、材料的要求也在不断提升。为了满足更高的要求，需要研发新型材料，这些材料不仅可以为石油化工、海洋开发等领域带来便利和效益，也能促进我国相关工艺技术的发展和革新。所以，要加强对化工耐蚀新金属材料的开发与研究，在化工生产的过程中积极采用新金属材料，这样不仅可以提升化工生产的质量，还能满足节能降耗的要求。

1 化工耐蚀新金属材料的开发与研制

（1）新型耐蚀合金。随着社会的发展，人们在研究工艺技术时，不仅要考虑技术的科学性和有效性，更加注重节能、降耗、环保等方面的研究。目前，我国大力开发节能型合金，并将此类合金广泛推广和应用。在实际研究的过程中，为了研制出含量较少或者完全不含稀少、珍贵金属的合金材料，尤其是对含cr、Ni元素较少的不锈钢进行开发和研制[1]。越来越多的学者开始研究Fe-Al-Mn体系，Mn30All0型钢是一种已经开发出来的金属材料，其具有较好的耐蚀性能，应用价值较高。在Cr-Mn-N系不锈钢研究的过程中，已经对节省Ni的因素加以考虑。含有N双相不锈钢的性能较好，基本超过了304不锈钢。日本已经研发了Cr15NiJ·5Mo型不锈钢，可以在酸性油气井中使用，有很高的应用价值，可以替代原本的双相钢。利用Mo、Nb、Cu三种元素进行复合处理，以此提升钢材料的耐蚀性，并且改善钝化能力，具有较好的应用效果。因为节约型钢的经济性较高且可以满足能源节约的要求，所以我国对此类型钢的开发十分重视。现在已经研制出的节约型钢包括Fe-Mm-Al-Cr-Si系钢，这种钢材料具有很高的使用价值，同时也具有较高的耐热、耐腐蚀的性能。除此之外，加大对合金性能的研究与开发。在现代工业发展的过程中，对新材料的需求量在不断提升，提高合金材料的性能也是研究发展的主要内容。目前，高耐蚀能力材料的主要研究方向就是研究高合金化材料，并且针对工业算介质的需求量，开发更多耐化工强腐蚀性的耐磷酸UB6合金材料，此类新材料可以满足更多化工生产的需求。

（2）非晶钛合金。非晶态合金材料是一种多组元合金，组成部分包括多种金属、类金属，也可以称作是金属玻璃。非晶态合金院子的排列长呈无序状态，所以不会出现位错、晶界等问题，成分偏析等因素也无法对该材料产生影响，所以这种材料具有很好的耐蚀性，机械强度也相对较高[2]。非晶态耐蚀合金在早期研究的过程中，主要采用贵重金属作为组成部分。但在Ni、Fe等合金材料的研发与应用之后，该材料的组合成分也发生了一定的变化，应用性能也随之提升。对大块非晶体进行研究是当前主要的研究内容之一。节约型Fe-Al-Mn合金利用快凝技术可能会实现非晶化，耐蚀性能则会更进一步提升。非晶钛合金的研究较早且有所突破，例如，Al-Fe-B非晶态合金就是一种比较高质量的合金材料。铝基非晶态合金也是实用价值较高的新型材料，其主要特点就是强度较高。Al-La-Ni合金材料中含有大量的Al，通过晶华化处理之后，可以提升该材料的断裂强度，通常可以达到1000MPa，即使在300℃的高温条件下，该材料也可以保持在原本的断裂强度范围内，与传统合金相比，该合金材料的性能已经十分优越，且耐腐蚀性、韧性也相对较强。

2 化工耐蚀新金属材料开发与应用的建议

（1）仿制与创新。在化工耐蚀新金属材料开发与研制的过程中，不仅要对国外的优秀技术进行研究和仿制，还要积极进行开发和创新。从发展的过程中看，尿酸、硫酸、醋酸等化学物品或钛合金、镍基合金等金属物品都是仿制签署连、美国等国家。计算式耐蚀性较低的合金钢在最初研制的时候也是仿制的日本、法国等国家。例如，仿制了法国的APS10M4a，进而研发出12Cr2AIMoVe。实际上，要不断的发展和进步，不能单纯依靠仿制生存，要加深对各类先进钢种理化性质的研究，掌握现代化、先进化的将工艺，包括冷热加工技术、感应焊接、激光焊接等制造工艺。要加强实验室试验测试的能力，根据实验结果不断进行改进和完善，对相关数据进行总结分析，根据已有的研究经验和技术成果，创新耐蚀钢的种类，从而促进我国化工行业的进步与发展。

（2）紧跟时代浪潮。现如今，科技在不断的发展和进步，国内对耐蚀性钢的研究也更加全面和深入。例如，碳铵用钢已经被时代所淘汰。尿素的生产工艺也在不断完善和发展，主要向高温、高压的方向发展，在这个过程中，设备遭受的腐蚀愈加严重，需要使用钛材或更高品质的材料。再例如，在炼油厂之中，原本在催化吸收解吸系统和催化、焦化分馏塔底设备管线和部件中采用的材料为12Cr2AIMo钢[3]，利用这种材料提升设备的抗腐蚀能力。但该材料的硬度较高，所以国内的相关研究机构对该材料进行了研究和改进，去掉了材料中的钒，同时也减少了碳含量，进而制作出了08Cr2AIMo钢，不仅提升了钢材料的性能，也改进了焊接性能。除此之外，石化设备厂也在努力降低钢中的碳含量，以此实现去钒的目的，同时增加稀土脱硫等工艺手段来提升钢材料的焊接、物化等性能，通过反复的研究与实验，最终获得了09Cr2AIMoRe钢，并在石化厂中进行应用和推广。可见，钢材料正随着时代的进步而不断的更新和发展，在吸收传统工艺技术的同时，还要根据实际生产的需求进行创新和改进。

（3）新旧成果结合。我国已经进入了全新的发展阶段，冶金部门虽然研究了多种耐蚀材料，但很多材料并没有得到有效的推广，甚至半途而废。例如，国内研发了A4钢，在实验开始到材料试用，该材料展现了较强的功能性，可以替代尿素。18-12Mo钢在维纶工程设备中有很明显的应用效果，但在“文化大革命”的影响下，冶炼条件受到了极大的限制，最后导致各类技术指标、生产工艺都出现问题，无法实现进一步的优化。而现代科技在不断发展，各类技术水平都在不断提升，针对优秀的传统工艺技术、研究成果，可以加以利用和完善，适当进行成分调整，采用现代化的冶金技术去除杂质，从而获得更好的研究成果。