第１期 李兵：林德低温甲醇洗工艺设备的选材 ・８５・ 林德低温甲醇洗工艺设备的选材 李 兵 （陕西延长中煤榆林能源化工有限公司甲醇中心，陕西榆林７１８５００） 摘要：林德低温甲醇洗工艺对设备选材有特殊要求。本文将介绍这些规定，分析其原因，帮助设计者正确选材并提醒设备制造者 应注意事项，对提高设备质量和延长设备寿命有重要意义。 关键词：林德低温甲醇洗；设备；选材 中图分类号：ＴＱ５４６．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—０２１Ｘ（２０１６）０１—００８５—０１ 低温甲醇洗工艺是以冷甲醇作为酸性气体吸收液，利用 使用，因此也被叫做超低温钢，主要用于ＬＮＧ储罐。 （２）钢不能用于低温甲醇洗设备主要出于以下原因考 虑： 甲醇在一６０℃左右的低温下对酸性气体溶解度极大的物理 特性，同时分段选择吸收原料气中的Ｈ Ｓ、ＣＯ 及各种有机硫 等杂质。 ①钢的温度裕量过大，造成材料浪费； ②钢（属于低碳马氏体钢，马氏体组织对Ｈ ｓ应力腐蚀 和氢致开裂非常敏感）的强度高、硬度大，且存在较高的冷作 林德低温甲醇洗工艺设备的使用温度低（最低设计温度 为一８Ｏ℃），且工艺介质中含湿Ｈ Ｓ，这就造成了低温甲醇洗 系统是在低温＋湿Ｈ：ｓ的苛刻环境下工作，为此，林德低温 甲醇洗在设备及管道的选材方面给予了诸多方面的。 硬化倾向，这也大大提高了对硫化物应力腐蚀的敏感性。 （３）低温甲醇洗是在含硫化氢环境下工作，钢中镍含量 增加，会降低含硫化氢溶液对应力腐蚀开裂的抵抗力，从这 ｌ林德材料规定 林德低温甲醇洗工艺对设备选材主要提出了以下规 定 一 ： （１）低合金钢材料的最小屈服强度不大于３５５ Ｎ／ｍｍ ， 且最小抗拉强度不高于５００ Ｎ／ｍｍ ； （２）９Ｎｉ钢材料不能用于低温甲醇洗系统； （３）对于奥氏体不锈钢，厚度大于６ ｍｍ的构件必须采 用低碳级或稳定化不锈钢； 方面来说，９Ｎｉ钢远不及３．５Ｎｉ钢，这也是此项规定最主要的 原因 。 ； （４）９Ｎｉ钢因为本身化学成分、组织结构等原因，使得在 焊接过程中容易产生以下缺陷：冷裂纹、热裂纹、低温韧性下 降、磁偏吹等。 所以，除非设计温度不允许，否则应尽量避免采用９Ｎｉ 钢。低温甲醇洗设备的设计温度下限均在一１Ｏ１℃以内，所 （４）不锈钢构件及其焊缝表面洁净，具有持久性的金属 光泽，容器内壁不允许有划痕和退火颜色； 以规定不能使用９Ｎｉ钢。 小于６ ｍｍ的奥氏体不锈钢，一般用做非承压或可更换 构件，所以一般不做特殊规定，只要求满足材料规定即可。 （５）含铜量＞６０％的铜及其合金不能用于低温甲醇洗系 统； （６）过热蒸汽发生器，不允许采用不锈钢材质； （７）不锈钢容器的内件需采用含铬量大于１３％的不锈 钢。 而对于主要承压部件或重要零部件，要求采用低碳级或稳定 化不锈钢，主要因为稳定化元素的加入和低碳都是为了 形成超细组织，从而提高不锈钢的耐腐蚀性。 介质腐蚀对钢的表面状态极为敏感，一般来说，钢的表 面越光滑，介质的粘附性越小，对基体造成的腐蚀越小。一 般要求不锈钢设备内表面进行抛光处理，也是基于此方面的 考虑。不锈钢进行退火处理时，如操作不当容易发生颜色改 ２原因分析 针对以上材料规定进行的原因分析： （１）低合金钢来说，最小屈服强度大于３５５Ｎ／ｍｍ ，最小 抗拉强度高于５００Ｎ／ｍｍ （国内规定为５４０ＭＰａ）属于高强钢， 硬度一般也较高，在低温环境下工作容易发生冷脆。而在低 温和湿硫化氢环境同时存在的条件下，硫化氢的溶解度达到 最大，在中高强钢或焊缝及其热影响区等硬度较高的区域， 容易发生硫化物应力腐蚀开裂（ＳＳＣＣ），同时湿硫化氢产生 氢腐蚀使钢的脆性增加。试验数据表明：高强钢即使在溶液 变，说明表面已发生氧化，造成合金烧损，降低抵抗腐蚀能 力，有试验表明：发生退火氧化的３０４钢板在自然环境中放 置几天即发生了锈蚀。轻微的氧化可以通过机械方法去除， 但不能影响主要受压元件的机械强度；严重的将不能用于主 要受压元件。 由于铜及其合金对多种酸、碱有优良的耐蚀性，所以也 中硫化氢浓度很低（体积分数为０．００１ ｍＬ／Ｌ）的情况下仍能 引起破坏；硫化氢体积分数为０．０５～０．６ｍＬ／Ｌ时，能在极短 的时间内引起高强钢硫化物应力腐蚀破坏。对于低温环境 广泛用于容器制造。但铜及其合金的力学性能普遍低于碳 钢和低合金钢，同时由于内部残余应力和Ｈ 的存在，致使铜 及其合金极易发生应力腐蚀开裂和氢脆，有研究数据显示： 下工作的设备，保证低温韧性是第一重要的，所以低温甲醇 洗设备对钢材的选用做了严格。９Ｎｉ钢能在一１９６。Ｃ下 收稿日期：２０１５—１１—１７ 湿Ｈ：Ｓ环境对铜的腐蚀达到１．５ｍｍ／ａ（严重腐蚀），这也就 （下转第９６页） 作者简介：李兵（１９６４一），河南开封人，工程师，甲醇中心设备主管，主要从事化工工艺与设备的施工和管理。 ・９６・ 山东化工 ＳＨＡＮＤＯＮＧ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１６年第４５卷 方法有了深刻的体会。此外，学生们还学会了如何安排各机 械加工工序、粗加工和精加工的加工留量等。在热处理车 间，学生们学会了各种常用的热处理方法，熟悉了各种热处 理设备，掌握了热处理后的检验方法，在实践中学到了对模 具零件的淬火、回火、退火和调质处理的热处理方法，并对金 ，提出新的实践改革模式，并在实际教学过程中稳步发 展。 参考文献 ［１］王晓燕，王印松，韩璞．工科毕业设计新模式的探索与 实践［Ｊ］．中国电力教育，２０１２（１８）：７４—７５． ［２］周庆元，包文姝．应用型本科专业毕业实习、毕业设计和 属材料的热处理对机械产品性能的影响有了非常深刻的认 识。同时，年轻教师在指导和管理学生的过程中也得到了实 践锻炼。项目完成后，北方民族大学相关部门与西北轴承股 就业工作一体化模式的构建［Ｊ］．湖南医科大学学报（社 会科学版），２０１０，１２（２）：２２９—２３０． 份有限公司有关人员组成结题验收专家组，对“校企联合培 养本科生工程实践能力”项目进行结题验收。 ［３］李艳玲，毕作庆．基于校企合作的毕业实习与毕业设计 模式［Ｊ］．辽宁工程技术学报（社会科学版），２０１０（１）： 】Ｏ８一ｌ１０． ４ 结论 高校实践项目的改革需要教育者不断转变教育思想，勇 于创新，并在实际教学过程中不断探索。对于工科生毕业实 （本文文献格式：蒋亮，李涌泉。刘贵群。等．基于校企联合 习和毕业实践进行调整，能够让二者更好的适应新时代的要 求。针对目前本科实践教学中存在的问题，应结合国家相关 ｋ ｊ ・蕾 夸ｋｊｋｊ ， ；ｅ－夸 ｊｋｒ夸 ｊｋ－— 些ｊｋ－ ｒ誊 ｋ－ 的工科学生毕业实习和毕业设计一体化模式的构建与探索 ［Ｊ］．山东化工，２０１６。４５（１）：９４—９６．） 毫 —９ｋ，业 ｋ－ 夸 业 ，： － § 夸ｋｒ业 ｋ夸ｋ坐 ｊ ・业夸 Ｉｋ－ 章 ｊｋｊ 业（上接第８５页） 了铜及其合金不能用在低温甲醇洗系统 ３ Ｊ。 不锈钢在４２５—８５０ｃＣ范围区间停留时，沿晶界析出 （２）用于低温工作环境的钢板热处理后应逐张进行力学 性能试验； （３）用于蒸汽的不锈钢材质，应尽量采用高铬奥氏体不 锈钢，对于特定的奥氏体不锈钢材质，选用细晶粒能大大提 Ｃｒ２３Ｃ６为主的碳化物，造成晶界附近贫铬，使其耐腐蚀性降 低。要解决这一问题，必须采用低碳级或稳定化不锈钢，并 且快速通过此温度区间。不锈钢尤其是奥氏体不锈钢长期 用于处于此温度区间的介质将有失效的危险。有些裂解炉 高其抗高温氧化能力； （４）低温容器用钢的冲击试验温度应低于或等于壳体或 主要受压元件的最低设计温度； （５）钢板８≥１６ ｍｍ的碳钢和低合金钢必须进行焊后热 处理； 专利商规定超高压蒸汽段用Ｃｒ—Ｍｏ钢管就是此原因。 实践证明，ＴＰ３０４Ｈ用于高温蒸汽氧化严重，甚至有剥落 倾向。据研究结果显示，在含有水蒸汽的高温氧化环境中， （６）不允许存在铁素体钢与奥氏体钢之间的异种金属焊 接接头； （７）注意不得在受压元件上刻划或敲打材料标记、焊工 钢印等。 Ｆｅ—Ｃｒ合金氧化进程被显著加速，氧化层积累到一定厚度将 发生剥落，脱落的氧化皮堆积在管子弯头处，引起管子局部 过热甚至爆炸，如果脱落的氧化皮被带至汽轮机内，将引起 汽轮机的严重损坏 Ｊ。 净化低温甲醇洗２０３ Ｇｒ．Ｄ或ＳＡ２０３ Ｇｒ．Ｅ材料，经济适 用，但需将材料的检验和复验、焊前预热、焊接、焊后热处理、 为避免发生以上两种危险，过热蒸汽发生器及其管道只 能选用耐热钢ＳＡ３３５ Ｐ９１。这种钢具有优良的热强性、可焊 性和工艺性以及对应力腐蚀开裂不敏感性和生产成本低等 优点，是亚临界压力、超临界压力火力发电机组和核电机组 的理想用材，主要用于制作高压锅炉的过热器和再生器及火 力发电站的主蒸汽管道。 水压试验、运输、安装等各个环节严格把关，做到事先做好安 排、制定合理的生产工艺、操作中提醒注意事项等，为最终生 产出高品质的设备做好每一步。 参考文献 京：中国标准出版社，１９９８． ・ ［１］国家技术监督局．ＧＢ １５０—１９９８钢制压力容器［ｓ］．北 不锈钢中的主要合金元素是ｃｒ，只有当ｃｒ含量大于 １３％时，钢才有耐蚀性。一般地，内件的材质与容器外壳相 同，即使是可拆卸内件，也应有足够长的寿命。 ［２］工业和信息化部．ＨＧ／Ｔ ２０５８１—２０１１钢制化工容器材 料选用规定［Ｓ］．北京：中国计划出版社，２０１１． ［３］孙恺，马彩铃．林德低温甲醇洗工艺水分离器腐蚀及材 料分析［Ｊ］．西部煤化工，２００７（２）：４９—５１． ［４］郭立峰，魏彦筱，张晓昱，等．１８～８奥氏体不锈钢水蒸汽 氧化的失效分析［Ｊ］．华北电力技术，２００５（８）：２１—２３． ［５］国家标准化管理委员会．ＧＢ／Ｔ ２０９７２．２—２００８石油天然 气工业油气开采中用于硫化氢环境的材料第２部分：抗 开裂碳钢、低合金钢和铸铁［Ｓ］．北京：中国标准出版社， ２００８． ３ 结论 低温工况主要受材料低温韧性的，而湿硫化氢工况 下的选材则受多方面因素的影响，最全面的是ＧＢ／Ｔ ２０９７２ 《石油天然气工业油气开采中用于含硫化氢环境的材 料》 ］，但需提醒注意的是：此标准明确规定了其使用范围， 并强调不一定适用于炼油或下游的加工设备，设计人员应加 强对标准规范的灵活应用。 低温和湿硫化氢介质的组合，使低温甲醇洗系统的运行 条件苛刻，需要从设计选材、制造、检验和验收各个方面严格 把关。以下是提醒注意的几条重要规定： （本文文献格式：李 兵．林德低温甲醇洗工艺设备的选材 ［Ｊ］．山东化工，２０１６，４５（１）：８５，９６．） （１）８≥１２ ｍｍ的碳钢和低合金钢用于湿硫化氢腐蚀环 境必须进行逐张超声检测；
