離子交換器內(nèi)部構(gòu)件不銹鋼篩管材料的選用

1、離子交換器內(nèi)部構(gòu)件不銹鋼篩管材料的選用常熟市天旺水處理設(shè)備制造有限公司 陸達(dá)年早期，離子交換器內(nèi)部的構(gòu)件材料主要是1Cr18Ni9Ti，這是一個與前蘇聯(lián)12X18H20T相應(yīng)的不銹鋼牌號，目前在不少招標(biāo)文件中，還一直在使用這一鋼種作為離子交換器內(nèi)部構(gòu)件的材料。它的元素成分如下表：CSMnSPCrNiTi0.121.002.000.0350.03017198115(C%-0.02)0.8早期的研究者已發(fā)現(xiàn)碳是造成奧氏體不銹鋼晶界腐蝕損壞的主要原因，限于當(dāng)時的冶金設(shè)備水平，很難將碳控制到0.03%以下，最終想出了在鋼中加入Ti和Nb，使其優(yōu)先與碳反應(yīng)，生成TiC和NbC，將碳固定住的方法，防止碳在

2、晶界析出生成Cr23C6，造成晶間腐蝕。由于Nb的成本很高，直到七十年代中期，含Ti穩(wěn)定化鋼1Cr18Ni9Ti仍在不銹鋼中占主導(dǎo)地位。到了20世紀(jì)60年代末期，不銹鋼冶煉技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，廣泛采用AOD(氬氧脫碳精煉)VOD（真空吹氧脫碳）法煉鋼，降低不銹鋼中的碳不再是個問題了。歐、美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家先后開發(fā)了一系列低碳和超低碳鋼，含Ti穩(wěn)定化鋼逐步被低碳和超低碳鋼所取代。七十年代，美、日等國已將1Cr18Ni9Ti從標(biāo)準(zhǔn)中淘汰，盡管保留了0Cr19Ni11Ti（321）但其產(chǎn)量僅占總量的0.71.5%，順利地完成了從含鈦穩(wěn)定化鋼向低碳和超低碳鋼的過渡。我國不銹鋼的生產(chǎn)與應(yīng)用相對滯后，

3、盡管1984年頒布國家標(biāo)準(zhǔn)GB1220-84不銹鋼棒時，將1Cr18Ni9Ti列為不推薦使用牌號，但1Cr18Ni9Ti的主導(dǎo)地位并沒有變化。直到1995年，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，特別是合資企業(yè)的介入，國內(nèi)市場與國際市場逐步接軌，短短56年時間，我國奧氏體不銹鋼已完成從含鈦穩(wěn)定化鋼向低碳和超低碳鋼的過渡。目前除少數(shù)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)仍使用1Cr18Ni9Ti外，304（0Cr19Ni9）和316（0Cr17Ni12Mo）已成為不銹鋼的主導(dǎo)牌號。我們天旺水處理公司常用的鋼種是，304、304L、316、316L，這四種鋼種的元素含量如下表：牌號CMnPSSiNiCrMo3040.082.000.0400.0

4、300.75max8.00-11.0018.0-20.0/304L0.032.000.0400.0300.75max8.00-13.0018.0-20.0/3160.082.000.0400.0300.75max11.00-14.0016.00-18.002.0-3.0316L0.032.000.0400.0300.75max10.00-15.0016.00-18.002.0-3.0在特殊的場合，也用哈氏合金，如C276、C22 鎳基合金。C276標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分，重量百分比組成57Nia-16Cr-16Mo-5Fe-4W-2.5Co*-1Mn*-0.35V*-0.08Si*-0.01C* 最大

5、a余量C-276 合金是一個經(jīng)改進(jìn)的鍛造 C 合金，它的優(yōu)點在于焊接后可以不用再進(jìn)行固溶熱處理。C22標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分，重量百分比 56Nia-22Cr-13Mo-3Fe-3W-2.5Co*-0.5Mn*-0.35V*-0.08Si*-0.01C* *最大 a余量HASTELLOY C-22 是一種通用的鎳-鉻-鉬-鎢合金，與其他現(xiàn)有的鎳-鉻-鉬合金（包括 HASTELLOY C-276、C-4、625合金）相比，它具有更好更全面的抗腐蝕性。C-22 合金對于點狀腐蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂等都有杰出的抗力。 304L、316L是屬于超低碳奧氏體不銹鋼，這二種材料最大的特點是焊接以后不會改變材料的

6、奧氏體金相組織，因此有效的保證了材料抗氯離子的晶間腐蝕能力。在陽離子交換器中，受到酸性腐蝕的構(gòu)件主要是中間排水裝置和交換器底部的排水裝置，由于陽離子交換器在再生的過程中，接觸到2.05.0的鹽酸，因此我們在制作內(nèi)部構(gòu)件時，一般采用316L材料。而在制作陰離子交換器的內(nèi)部構(gòu)件時，由于在再生時采用氫氧化鈉溶液，因此采用低一檔次的材料，例如304，或304L。材料在介質(zhì)中的腐蝕，取決于介質(zhì)中離子的成分、濃度、溫度、時間等諸多因素，就逆流再生離子交換器中的中間排水裝置而言，雖然陽離子交換器要接觸比較濃的鹽酸，比如2.03.0，但是它接觸的時間比較短。假設(shè)一套除鹽裝置的工作周期是24小時，其中運行22個

7、小時，再生用2個小時，再生的過程中只有進(jìn)酸和置換過程中的一部分時間中排裝置才會接觸酸溶液，而且酸的濃度會大大低于進(jìn)入交換器的酸濃度。而陰離子交換器中的中排裝置雖然在交換器再生的過程中接觸的是堿溶液，但是在整個工作周期中，如上假設(shè)，有22個小時要與酸性水接觸，如果進(jìn)入陰離子交換器的酸性水的甲基橙酸度達(dá)到1.0毫摩爾/升，那么，也就意味著進(jìn)水的PH值只有3.0。用材正確，制作優(yōu)良的離子交換器內(nèi)部構(gòu)件，在一般情況下不銹鋼只發(fā)生均勻腐蝕，不會發(fā)生局部腐蝕破壞。以前的中排裝置，我們也采用母管、支管形式，在支管上開孔，然后包上PVC網(wǎng)和滌綸網(wǎng)，因此只要是均勻腐蝕，經(jīng)過若干年的運行，哪怕腐蝕掉5絲10絲，對

8、設(shè)備的運行也不會產(chǎn)生影響。而現(xiàn)在我們采用了篩管，情況就不一樣了，例如，現(xiàn)在中排裝置篩管的間隙一般采用0.25mm，若干年后，腐蝕掉5.010.0絲，那么縫隙的尺寸就會變成0.350.45mm，顯然這個縫隙尺寸太大了。因此我們要用316L材質(zhì)的的篩管代替304L材質(zhì)的篩管，材料檔次提高的目的，就是要降低材質(zhì)的腐蝕速度，提高設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件的使用壽命。304L與316L的腐蝕速度對比表：General Corrosion In Boiling SolutionBoiling Test SolutionCorrosion Rate, Mils/yr (mm/a)Type 304LType 316LBase MetalWelded Base MetalWelded1.0% Hydrochloric acid85 (2.2)143 (3.6)0.96 (0.024)63.6 (1.615)這是在沸騰的1.0的鹽酸溶液中做的試驗。盡管它不能代表在常溫下的腐蝕數(shù)據(jù)，因為常溫下的腐蝕數(shù)據(jù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個數(shù)據(jù)