離子交換器內(nèi)部構(gòu)件篩管材料的選用

1、離子交換器內(nèi)部構(gòu)件篩管材料的選用早期，離子交換器內(nèi)部的構(gòu)件材料主要是1Cr18Ni9Ti，這是一個(gè)前蘇聯(lián)的不銹鋼牌號(hào)，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(shí)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

2、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(gè)問(wèn)題了。歐、美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家先后開(kāi)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(guó)已將1Cr18Ni9Ti從標(biāo)準(zhǔn)中淘汰，盡管保留了0Cr19Ni11Ti（321）但其產(chǎn)量?jī)H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(guò)渡。我國(guó)不銹鋼的生產(chǎn)與應(yīng)用相對(duì)滯后，盡管1984年頒布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1220-84不銹鋼棒時(shí)，將1Cr18N

3、i9Ti列為不推薦使用牌號(hào)，但1Cr18Ni9Ti的主導(dǎo)地位并沒(méi)有變化。直到1995年，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是合資企業(yè)的介入，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)與國(guó)際市場(chǎng)逐步接軌，短短56年時(shí)間，我國(guó)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(guò)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(hào)。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(hào)CMnPSSiNiCrMo3040.082.000.0400.0300.75max8.00-11.0018.0-20.0/304L0.

4、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(chǎng)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 a余量C-276 合金是一個(gè)經(jīng)改進(jìn)的鍛造 C 合金，它的

5、優(yōu)點(diǎn)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(duì)于點(diǎn)狀腐蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂等都有杰出的抗力。 304L、316L是屬

6、于超低碳奧氏體不銹鋼，這二種材料最大的特點(diǎn)是焊接以后不會(huì)改變材料的奧氏體金相組織，因此有效的保證了材料抗氯離子的晶間腐蝕能力。在陽(yáng)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(yáng)離子交換器在再生的過(guò)程中，接觸到2.05.0的鹽酸，因此我們?cè)谥谱鲀?nèi)部構(gòu)件時(shí)，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(shí)，由于在再生時(shí)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(shí)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(yáng)離子交換器要接觸比較濃的鹽酸，比如2.03.0，但是它接觸

7、的時(shí)間比較短。假設(shè)一套除鹽裝置的工作周期是24小時(shí)，其中運(yùn)行22個(gè)小時(shí)，再生用2個(gè)小時(shí)，再生的過(guò)程中只有進(jìn)酸和置換過(guò)程中的一部分時(shí)間中排裝置才會(huì)接觸酸溶液，而且酸的濃度會(huì)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(guò)程中接觸的是堿溶液，但是在整個(gè)工作周期中，如上假設(shè)，有22個(gè)小時(shí)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(huì)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(kāi)孔，然后包上PVC網(wǎng)和滌綸

8、網(wǎng)，因此只要是均勻腐蝕，經(jīng)過(guò)若干年的運(yùn)行，哪怕腐蝕掉5絲10絲，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行也不會(huì)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(huì)變成0.350.45mm，顯然這個(gè)縫隙尺寸太大了。因此我們要用316L材質(zhì)的的篩管代替304材質(zhì)的篩管，材料的檔次提高的目的，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。304與316L的腐蝕速度對(duì)比表：General Corrosion In Boiling SolutionBoiling Test SolutionCorrosion Rate, Mils/yr (mm/a)Type 304Type 316LBase MetalWelded Base MetalWelded1.0% Hydrochloric acid98 (2.5)112 (2.8)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(yàn)。盡管它不能代表在常溫下的腐蝕數(shù)據(jù)，因?yàn)槌叵碌母g數(shù)據(jù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)數(shù)據(jù)。但是316L 比304 具有