1 新型耐蝕合金材料 合金作為新興材料,其憑借自身多個(gè)優(yōu)勢(shì)廣泛用于不同領(lǐng)域中,獲取了較好的應(yīng)用成效。我國(guó)科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展,工作人員在研發(fā)工藝中,不僅需考量技術(shù)應(yīng)用合理性和時(shí)效性,而且需注重其節(jié)能環(huán)保成效。為積極響應(yīng)國(guó)家綠色環(huán)保戰(zhàn)略目標(biāo),越來(lái)越多的生產(chǎn)單位重視研發(fā)節(jié)能型合金,且在實(shí)踐中完善和優(yōu)化,促進(jìn)其面向更大范圍內(nèi)使用。 為研發(fā)較少甚至不含有珍稀金屬的合金材料,尤其是針對(duì)含有Cr、Ni元素較少的不銹鋼進(jìn)行了深層次開發(fā)。當(dāng)下相關(guān)研究學(xué)者將研究重點(diǎn)放在Fe-Al-Mn體系,相關(guān)資料數(shù)據(jù)表明,Mn30AL10型鋼作為現(xiàn)下已經(jīng)研發(fā)出的新型化金屬材料,其自身耐蝕性較強(qiáng),實(shí)際應(yīng)用價(jià)值較高。部分研究顯示,有國(guó)家研制出Cr15NiJ5Mo型不銹鋼,此類不銹鋼主要適用于酸性油氣井內(nèi),其實(shí)際應(yīng)用成效較好,可替代原有的雙相鋼。以Mo、Nb和Cu為基礎(chǔ)元素,利用其靈活性,實(shí)現(xiàn)復(fù)合化處理,具備較為顯著的成效。 節(jié)約型鋼可實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源目標(biāo),成為我國(guó)研發(fā)的重點(diǎn),高耐蝕材料研發(fā)和探索的主要方向?yàn)楦吆辖鸹牧?,針?duì)不銹鋼較大的市場(chǎng)需求,可研發(fā)更為豐富的耐化工強(qiáng)腐蝕的材料。 2非晶鈦合金材料 3 鎂合金材料
01 鈦及鈦合金 鈦及鈦合金自身密度較小、耐蝕性較佳,鈦是具備強(qiáng)烈鈍化傾向的金屬,處于空氣和氧化性或中性水溶液內(nèi)可短周期內(nèi)生成穩(wěn)定的氧化性保護(hù)膜,即便受多方面因素的干擾促使其膜受損傷,也可自動(dòng)恢復(fù),鈦在氧化性、中性介質(zhì)內(nèi)表現(xiàn)為優(yōu)良的耐腐蝕性。由于鈦具備較強(qiáng)的鈍化性能,處于多種狀況下與異種金屬接觸時(shí),并不加速腐蝕,可能加速異種腐蝕。鈦內(nèi)含鐵量對(duì)部分介質(zhì)內(nèi)耐蝕性能存在一定的干擾,鐵增多的原因多是焊接過(guò)程中夾雜部分鐵滲透于焊道內(nèi),促使其局部含鐵量顯著增加,其腐蝕具有不均勻性質(zhì)。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,此類新金屬材料進(jìn)入人們視野中,普遍用于汽車、電子、航空與化工等領(lǐng)域中。20世紀(jì)80年代,美國(guó)航空用鈦占鈦材總用量的74.8%,英國(guó)、俄羅斯等國(guó)家鈦材也主要用于航空工業(yè),日本超過(guò)90%的鈦材用于民用工業(yè)。航空作為其核心應(yīng)用陣地,鈦零件在多個(gè)飛機(jī)構(gòu)件上發(fā)揮關(guān)鍵作用。同時(shí)在航海業(yè)的船舶制作中,鈦具有較佳的應(yīng)用成效,近年來(lái)海洋油氣勘探與開發(fā)方面鈦發(fā)揮了重要作用,主要用于建造懸浮式生產(chǎn)作業(yè)船。船用緊固件也同樣使用鈦合金,為滿足海洋工程需求,我國(guó)開發(fā)了Ti75、Ti31和Ti631。另外,在能源工業(yè)內(nèi)選用已知鈦可作為發(fā)電裝置冷凝器和熱交換器,用鈦量顯著增加。 02 鋁及鋁合金 鋁及鋁合金不僅具備較佳的導(dǎo)熱性、易成型,而且經(jīng)濟(jì)性十分凸顯,普遍用于航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。首先是民用飛機(jī)的應(yīng)用,每架飛機(jī)需要使用鋁合金鉚釘40~150萬(wàn)個(gè),據(jù)波音飛機(jī)公司統(tǒng)計(jì),制造各類民用飛機(jī)30余萬(wàn)架,共用鋁材710萬(wàn)噸,每架使用鋁均量達(dá)22噸。鋁鋰合金自身具有高比剛度、耐腐蝕性能,替代原有鋁合金可促使整個(gè)構(gòu)件剛度顯著提升,被視為航天航空最理想的結(jié)構(gòu)材料。 其次是在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用,汽車鋁合金材料有3/4為鑄造鋁合金,普遍用于最為關(guān)鍵的發(fā)動(dòng)機(jī)部件、傳動(dòng)部件和底盤行走等零部件,變形鋁合金主要用于熱交換器系統(tǒng)和車身部件。泡沫鋁被視為未來(lái)具有發(fā)展?jié)摿Φ钠嚥牧?,其質(zhì)量比鋼件更輕,汽車車身構(gòu)件約20%可選用泡沫鋁材制造,也可減少對(duì)環(huán)境的污染。 03 鎂及鎂合金 鎂及鎂合金憑借優(yōu)良的物理、機(jī)械加工性能,成為最具開發(fā)前景的材料之一,以及21世紀(jì)的綠色金屬材料,未來(lái)鎂將成為需求增長(zhǎng)最快的有色金屬。
化工耐蝕新金屬材料的開發(fā)和應(yīng)用十分關(guān)鍵,需充分結(jié)合實(shí)際狀況,積極提出相應(yīng)的開發(fā)和應(yīng)用策略,提高其實(shí)際應(yīng)用成效。為達(dá)成該使用目標(biāo),應(yīng)精準(zhǔn)掌握未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求,提出可行性的開發(fā)和應(yīng)用策略,體現(xiàn)在以下幾方面: (1) 積極研制和創(chuàng)新。開發(fā)和研制化工耐蝕新金屬材料的過(guò)程中,相關(guān)工作人員需進(jìn)一步引入并汲取國(guó)外先進(jìn)新型技術(shù)手段,加大自主研發(fā)力度,在不斷實(shí)踐中完善和創(chuàng)新。 基于我國(guó)化工耐蝕新金屬材料整體發(fā)展層面分析,硫酸、尿酸等化學(xué)材料或鈦合金等金屬材料,均是通過(guò)學(xué)習(xí)國(guó)外研究獲得。具體而言,初期我國(guó)引入發(fā)達(dá)國(guó)家的合金,其耐蝕性有待提升,對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和改造后,才能增強(qiáng)其耐蝕性,擴(kuò)展其實(shí)際應(yīng)用范圍。我國(guó)科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展,無(wú)法沿用原有單一仿制海外制作材料的方法,需更深層次地分析各類先進(jìn)、新型鋼種,系統(tǒng)學(xué)習(xí)各類更為先進(jìn)的工藝技術(shù),如冷熱加工工藝、感應(yīng)焊接技術(shù)等。此外,相關(guān)人員需逐步增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試水平,結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行逐步改善和優(yōu)化,做好相關(guān)信息整合分析,創(chuàng)新耐蝕鋼的類別,促進(jìn)我國(guó)化工領(lǐng)域不斷向前發(fā)展。 (2)精準(zhǔn)掌握時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平提升,專家研發(fā)制作了部分耐蝕性鋼,我國(guó)化工生產(chǎn)工藝逐步向高溫等方向發(fā)展。對(duì)部分裝置受不同程度的腐蝕,相關(guān)人員應(yīng)選取鈦材或其他替代材料,減少實(shí)際腐蝕程度。 部分煉油廠生產(chǎn)中,會(huì)選取Cr2AlMo鋼實(shí)現(xiàn)催化吸收,可較好地替代碳鋼,大幅度增強(qiáng)整體抗蝕性??剂科溆捕容^高,工作人員對(duì)其進(jìn)行改良優(yōu)化,減少其碳含量,研發(fā)新的鋼材,增強(qiáng)其實(shí)際應(yīng)用操作可靠性及焊接緊密性。我國(guó)多個(gè)區(qū)域的石化廠常將此類鋼用于熱換器內(nèi),具備較強(qiáng)的抗腐蝕能力。需強(qiáng)調(diào)的是,其他石化設(shè)備廠通過(guò)減少鋼內(nèi)實(shí)際含碳量的方法,提供去釩處理,聯(lián)合使用稀土脫硫等方式,增強(qiáng)鋼的可焊接能力。 從上述實(shí)際結(jié)果分析可知,研發(fā)人員對(duì)老鋼種內(nèi)部構(gòu)成做好針對(duì)性優(yōu)化和改良,逐步做好提煉工作,充分汲取各類老鋼種優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,最終滿足新時(shí)代石化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。據(jù)相關(guān)資料數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)在研發(fā)初期階段多個(gè)冶金單位研發(fā)新型耐蝕材料無(wú)法獲取較佳的應(yīng)用成效。18Mo-12Mo鋼被用于多個(gè)項(xiàng)目裝置中,受多方面因素的影響,生產(chǎn)中出現(xiàn)各類質(zhì)量、技術(shù)等方面問(wèn)題,可合理調(diào)整其組分,工作人員選用新型的VOD、AOD等現(xiàn)代化冶煉工藝,進(jìn)一步篩除其中含有的雜質(zhì),獲取新的研究成果。 (3)積極完善耐蝕鋼材材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展,加速研發(fā)進(jìn)程。當(dāng)下我國(guó)鋼產(chǎn)量逐步增加,其消耗量也隨之增加,在鋼材大需求背景下,不銹鋼產(chǎn)量和水平無(wú)法滿足化工產(chǎn)業(yè)客觀要求,需從國(guó)外引入不銹鋼,引發(fā)此類問(wèn)題的原因較多,如國(guó)產(chǎn)耐蝕鋼產(chǎn)量、品種無(wú)法滿足化工生產(chǎn)實(shí)際需求,且成套供應(yīng)方面與實(shí)際需求存在較大差距;相較于發(fā)達(dá)國(guó)家,國(guó)內(nèi)耐蝕鋼生產(chǎn)力及對(duì)耐蝕鋼質(zhì)量把控力度不足,部分特殊的耐蝕性合金材料難以達(dá)到技術(shù)要求。為積極突破發(fā)展困境,應(yīng)加速完善耐蝕材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,加大研發(fā)力度,減少鋼材進(jìn)口產(chǎn)量,減少成本,助力該產(chǎn)業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。 化工生產(chǎn)企業(yè)選取生產(chǎn)原材料和耐蝕性用材方面要求較為嚴(yán)格,不同生產(chǎn)裝置設(shè)備具有自身的規(guī)范和操作標(biāo)準(zhǔn),相關(guān)人員需做好精準(zhǔn)用材、科學(xué)選材。若無(wú)法正確應(yīng)用材料,引發(fā)各類材料使用浪費(fèi)等狀況,也會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。選擇材料過(guò)程中,應(yīng)基于經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性層面做好考量,且從整體宏觀層面做好考量,通過(guò)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析,相較于不銹鋼耐蝕性低合金鋼自身經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和價(jià)值較為凸顯,科學(xué)合理用材過(guò)程中,相關(guān)人員可同時(shí)選用多種材料替代原有不銹鋼。基于技術(shù)層面分析,選用鐵素體或雙相不銹鋼等,增強(qiáng)防應(yīng)力耐腐蝕防破裂的成效。具體應(yīng)用中,操作人員需充分關(guān)注脆性實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度,選取低錳高鋁不銹鋼做好防點(diǎn)蝕、縫蝕。
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