[發(fā)明專利]具有優(yōu)越耐腐蝕性的奧氏體不銹鋼合金

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980056563.3
• 申請(qǐng)日: 2019-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN112771181A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G·哈丁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 凱密迪公司
• 主分類號(hào): C21D6/00
• 分類號(hào): C21D6/00;C22C30/00;C22C38/00;C22C38/02;C22C38/58;C22F1/16;C21D8/00;C22C27/06;C22F1/11
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 李振東;過曉東

在與具有密切相關(guān)組成的常規(guī)合金所展現(xiàn)的相比時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了特別是對(duì)硫酸溶液展現(xiàn)出出乎意料的優(yōu)越的耐腐蝕性的奧氏體不銹鋼合金。這些合金有利地對(duì)于相對(duì)寬范圍的硫酸濃度和溫度是耐腐蝕性的，并且因此特別適合用于硫酸的工業(yè)生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于要求高耐腐蝕性的應(yīng)用中的奧氏體不銹鋼合金及其制造方法。這些不銹鋼合金特別適合于涉及暴露于高溫濃硫酸下的應(yīng)用，如工業(yè)硫酸生產(chǎn)。

背景技術(shù)

不銹鋼是鋼和大量鉻(例如，大于10重量％的Cr)的合金。在通常遇到的腐蝕環(huán)境中，它們典型地比其他類型的鋼提供實(shí)質(zhì)上優(yōu)越的耐腐蝕性。因此，不銹鋼合金經(jīng)常被應(yīng)用于其中耐腐蝕性是重要的應(yīng)用中。本領(lǐng)域中已經(jīng)開發(fā)了大量不同的合金，對(duì)于具體特定的應(yīng)用，它們都有某些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。這些合金可以包含除了鉻以外且以無數(shù)組合的許多合金元素。不銹鋼合金通常基于其晶體結(jié)構(gòu)被分為若干組之一。這些組包括不銹鋼的奧氏體、鐵素體、馬氏體和雙相類型。奧氏體不銹鋼的結(jié)構(gòu)是面心立方的。

硫酸是世界上生產(chǎn)最多的商品化學(xué)品之一并且被廣泛用于化工和商業(yè)產(chǎn)品中。通常，生產(chǎn)方法包括首先將二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫，然后將三氧化硫隨后轉(zhuǎn)化為硫酸。在1831年，P.Phillips開發(fā)了用于生產(chǎn)大多數(shù)現(xiàn)今的硫酸供給的接觸法。雖然是高效且經(jīng)濟(jì)的，但是由于所涉及的高度腐蝕性條件，構(gòu)建合適的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備仍然存在挑戰(zhàn)。

接觸法的基礎(chǔ)包括獲得二氧化硫的供給(例如通常通過燃燒硫或含硫化合物，或通過收集冶金廢氣獲得)，并且然后在催化劑(典型地是氧化釩)的作用下用氧氣氧化該二氧化硫以加快反應(yīng)以便生產(chǎn)三氧化硫。該反應(yīng)是可逆且放熱的，并且重要的是適當(dāng)?shù)乜刂拼呋瘎┥系臍怏w溫度，以便在不損壞包含催化劑的接觸裝置的情況下實(shí)現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)化率。

然后，將產(chǎn)生的三氧化硫吸收到濃硫酸溶液中以形成更強(qiáng)的硫酸(或發(fā)煙硫酸)，然后將其稀釋以產(chǎn)生另一種濃硫酸溶液。這避免了直接將三氧化硫溶解到水中(這是高度放熱反應(yīng))的后果。

雖然接觸法的基本原理相對(duì)簡(jiǎn)單，但是希望最大化的將二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸。因此，生產(chǎn)硫酸的現(xiàn)代設(shè)備經(jīng)常包括多于一個(gè)吸收階段以提高轉(zhuǎn)化率和吸收。通常，采用雙重吸收方法，在該方法中使工藝氣體連續(xù)經(jīng)歷兩個(gè)接觸和吸收階段(即第一催化轉(zhuǎn)化和隨后的吸收步驟，接著是第二催化轉(zhuǎn)化和吸收步驟)。關(guān)于用于硫酸生產(chǎn)和接觸法的可用的和優(yōu)選的常規(guī)選擇的細(xì)節(jié)是眾所周知的，并且例如可以在由加拿大安大略省的DKL工程公司發(fā)表的“Handbook of Sulfuric Acid Manufacturing[硫酸制造手冊(cè)]”,Douglas Louie,ISBN 0-9738992-0-4,2005中找到。

為了處理硫酸的典型生產(chǎn)中所涉及的高濃度和高溫，工藝設(shè)備中必須使用特殊的耐腐蝕合金。盡管這些特殊的合金具有優(yōu)越的耐腐蝕性，但在某些情況下它們也可能是不夠的。這是因?yàn)樵谶@些惡劣的條件下，即使看似相對(duì)很小的濃度和溫度變化也會(huì)顯著增加腐蝕速率。具體地，在正常需要的操作條件之外，硫酸濃度的小幅下降和/或硫酸溫度的小幅增加可能導(dǎo)致本質(zhì)上更大的腐蝕速率。這些是非常嚴(yán)厲的操作范圍(例如分別為99.2％-99.6％的濃度范圍和210℃-225℃的溫度范圍)并且其可能難以一致地控制。過去，當(dāng)發(fā)生失控時(shí)(稱為設(shè)備故障)許多設(shè)備已經(jīng)被損壞。此外，由于故障、誤操作，或簡(jiǎn)單地將這些設(shè)備置于安全操作條件之外，設(shè)備也已經(jīng)被嚴(yán)重?fù)p壞和/或腐蝕。因此，抵抗此類濃度和溫度波動(dòng)是非常有益的。

還希望在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中將能源需求最小化。在所涉及的眾多方法中，有大量的熱源和熱需求。可以通過使用復(fù)雜的熱交換器裝置以最大化能源回收而令人希望地提高能源效率。然而，這樣做的要求導(dǎo)致了對(duì)更高的操作溫度的要求和相應(yīng)的對(duì)耐腐蝕材料的更大的需求。