專利名稱：一種耐高溫硫酸露點腐蝕的稀土低合金鋼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領域，涉及一種耐腐蝕鋼材，具體地說是一種耐高溫硫酸露 點腐蝕的稀土低合金鋼。
背景技術：
在電力、冶金、石化等工業(yè)領域，以煤或重油為主要燃料的煙氣處理系統(tǒng)，如鍋爐 低溫部位的空氣預熱器、省煤器、煙道、煙 以及脫硫裝置等，普遍會遇到燃料中含硫量偏 高，在露點溫度下形成硫酸而造成設備腐蝕問題，這稱之為“硫酸露點腐蝕”的現(xiàn)象。與普 通的大氣腐蝕不同，這種腐蝕不僅使普通碳鋼遭受腐蝕，而且使不銹鋼也受腐蝕，因此危害 極大。80年代中期，日本新日鐵株式會社研制生產(chǎn)了耐硫酸腐蝕鋼新S-TEm、S-TEN2， 95年日本住友公司也研制生產(chǎn)了耐硫酸腐蝕鋼CRIA，并向我國很多企業(yè)推廣使用。經(jīng)過長 期使用證明，日本的此類型鋼種，更適應其本國的實際情況，在我國不能達到理想的效果。 其主要原因有我國大部分以煤為主要燃料的發(fā)電企業(yè)，主要采用的煤型為貧瘦煤，其含硫 量最高能達到3%，超過了國家標準GB50051-2002中規(guī)定的2. 5%最高含硫量標準。日本 的發(fā)電廠燃燒用煤含硫量較低，使用環(huán)境的差別使其產(chǎn)生的效果差距非常大。以往的鋼，對于使用含硫量超過2%的含高硫燃料的設備不能發(fā)揮充分的耐蝕性， 含硫量增加時，排氣中的硫酸濃度增加，伴隨溫度降低，硫酸的凝結量增大。作為腐蝕環(huán)境， 比含低硫燃料的場合苛刻。因此，在含硫量低于2%的比較溫和的環(huán)境中可發(fā)揮優(yōu)異的耐腐 蝕性能的鋼鐘，在高硫燃料的環(huán)境中不一定發(fā)揮優(yōu)異的耐蝕性。目前還沒有一種耐高溫硫 酸露點腐蝕鋼，即能夠在高硫燃料環(huán)境中具有優(yōu)異的耐蝕性的鋼種。而在高硫燃料的環(huán)境 中，排出氣體在110-160°C左右的硫酸露點凝結，在鋼材表面上附著硫酸濃度70-90%左右 的高濃度硫酸。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫硫酸露點腐蝕的 稀土低合金鋼。該低合金鋼具有優(yōu)異的耐高溫硫酸露點腐蝕性能。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的—種耐高溫硫酸露點腐蝕的稀土低合金鋼，其特征在于該耐高溫硫酸露 點腐蝕的稀土低合金鋼含有化學成分的重量百分比為CS 0. 10%, Si ^0.1%, Mn 0. 5 % -2. 0 %, P ^ 0. 020 %, S ^ 0. 050 %, Cu 0. 5 % -1. 0 %, Cr 0. 7 % -2. 0 %, Ti ( 0. 010%,Ni ( 0. 50%,Mo 0. 01-0. 5%,RE ^ 0. 60%，其余為 Fe。其中 Cu/S 為 30-40。本發(fā)明中，所述稀土元素(RE)是La或Ce或La與Ce的混合物，其含量按重量百 分比計為 La 彡 0. 60 % 或 Ce 彡 0. 60 % 或(La+Ce)彡 0. 60 %。RE (La, Ce) /S 為 10-30。本發(fā)明所述該耐高溫硫酸露點腐蝕低合金鋼的化學成分重量百分比為C: 0. 098 %, Si 0. 08，Mn :1. 69 %, P :0. 020 %, S :0. 020 %, Cu :0. 80 %, Cr 1. 35 %, Ti 0. 010%, Ni 0. 22%, Mo 0. 15%, RE(La, Ce)0. 50%，其余為 Fe。本發(fā)明中鋼成分的限定理由闡述如下在氧化性酸中，當碳含量< 0. 4%時，隨碳含量增加，鋼的耐蝕性提高，但與Cu共 存時，C又使鋼的耐蝕性稍有下降。低碳含銅鋼的耐蝕性最為優(yōu)異。由于碳含量越低，則鋼 板的殘余應力越低，因此碳含量優(yōu)選為可達到的低水平，優(yōu)選碳含量為< 0. 1%Cu對提高鋼的耐蝕性具有重要作用，而S，P則是鋼中的有害元素，含量越低越好。 但是，對耐硫酸露點腐蝕來說，一定量的S存在，可以促使鋼的表面形成Cu2S鈍化膜，從而 抑制陽極反應和陰極的電化學反應。如果含S量不足，Cu2S表面膜就不能形成，Cu只是堆 積在表面，增大了陽極面積，反而加速腐蝕。所以Cu和S的含量應該符合一定的比例，對于 耐高溫硫酸露點腐蝕來說，最好為Cu/S為30-40。Mn是對強化有效的元素，在有必要填補如本發(fā)明那樣的低碳化造成的強度降低的 情況下可適量含有。但當其含量超過3. 0%，不僅會使耐腐蝕性能變差，耐蝕性劣化甚至抵 消由C的極低化所帶來的耐蝕性改善效果，因此優(yōu)選錳含量為0. 5% -2. 0%。Cr對提高鋼的耐蝕性有利，優(yōu)選鉻含量為0. 7% -2. 0%。Ti在鋼中除了細化晶粒、提高強度之外，還能改善鋼的焊接性能，但對耐硫酸腐蝕 不利。尤其當其含量超過0.01%，會使耐腐蝕性能變差，優(yōu)選鈦含量為<0.010%。Ni可以為了防止銅的熱加工性變差而使用，但是，當其含量超過0.5%，會使耐腐 蝕性能變差，優(yōu)選鎳含量為< 0. 50%。Mo是在排氣中存在氯化氫的場合有助于提高耐蝕性的元素，但大量含有時對硫酸 的耐蝕性不利，因此優(yōu)選鉬含量為0. 01-0. 50%。稀土(RE)對鋼中的低熔點金屬和非金屬成分有極大的親和作用，從而提高鋼表 面腐蝕產(chǎn)物膜和基體的結合力，延緩腐蝕產(chǎn)物膜從基體上脫落的時間，降低鋼的腐蝕速率。 選用常用的稀土元素La和Ce做為添加元素，并優(yōu)選其含量為< 0. 6%，且RE (La, Ce) /S控 制為10-30。本發(fā)明通過控制鋼中各種成份的重量百分比來使鋼達到最好的耐高溫硫酸露點 腐蝕性能。將由發(fā)明制造的材料在在70% H2SO4-IliTC和90% H2S04-160°C條件下，按照國 標GB10124-88進行浸泡實驗。與其它耐硫酸露點腐蝕鋼進行對比，表明本發(fā)明的耐高溫硫 酸露點腐蝕性能明顯優(yōu)于其它耐硫酸露點腐蝕鋼。本發(fā)明具有優(yōu)異的耐高溫硫酸露點腐蝕 性能，它廣泛適用于以煤或重油為主要燃料的煙氣處理系統(tǒng)中。


圖1為本發(fā)明在硫酸溶液中浸泡的腐蝕失重速率示意圖。圖2為比較例1在硫酸溶液中浸泡的腐蝕失重速率示意圖。圖3為比較例2在硫酸溶液中浸泡的腐蝕失重速率示意圖。
具體實施例方式實施例一種本發(fā)明所述的耐高溫硫酸露點腐蝕的稀土低合金鋼，該耐高溫硫酸露點腐蝕 的稀土低合金鋼的化學成分見表1，選用稀土元素La和Ce做為添加元素，其中La為0. 3 %，Ce 為 0. 2%。表1 本實施例的化學成分(質量％ ) 采用本實施例所述的合金成分制造實驗材料，實驗掛片線切割為50mm X 30mm X 4. 5mm的長方形掛片，并在樣品上鉆Φ 3mm的孔，便于懸掛。在70 % H2SO4-IliTC和 90% H2S04-160°C條件下，按照國標 GB10124-88 進行 24h+48h+72h+96h 浸泡實驗。實驗結果如圖1所示。從圖1中可以發(fā)現(xiàn)在70% H2SO4-IliTC和90% H2S04_160°C 條件下，本發(fā)明的腐蝕失重速率為0. 11-0. 15mm/a，腐蝕速率較低，且隨著浸泡時間的延長， 腐蝕速率逐漸降低，并趨于平緩，說明在金屬表面形成了致密的腐蝕產(chǎn)物膜，對進一步腐蝕 具有抑制作用。本發(fā)明具有優(yōu)異的耐高溫硫酸露點腐蝕性能。比較例1比較例1材料的合金成分見表2。表2 比較例1實驗材料的化學成分(質量％ ) 采用比較例1所述的合金鋼制造實驗材料，實驗掛片線切割為 50mm X 30mm X 4. 5mm的長方形掛片，并在樣品上鉆Φ 3mm的孔，便于懸掛。在10 % H2S04-30 "C, 30 % H2S04-50 °C 和 50 % H2S04_70 "C 條件下，按照國標 GB10124-88 進行 24h+48h+72h+96h 浸泡實驗。實驗結果如圖2所示。從圖2中可以發(fā)現(xiàn)在70% H2SO4-IliTC和90% H2S04-160°C 條件下，比較例1的腐蝕失重速率為0. 10-0. 18mm/a，腐蝕速率相對本發(fā)明較高，且隨著浸 泡時間的延長，腐蝕速率逐漸增加，說明在金屬表面未能形成具有保護性的腐蝕產(chǎn)物膜。這是由于比較例1中的Cu/S為46，超過了本發(fā)明的銅硫比例，致使含S量不足， Cu2S表面膜就不能形成，Cu只是堆積在表面，增大了陽極面積，反而加速腐蝕。從而使其耐 高溫硫酸露點腐蝕性能較差。比較例2比較例2材料的合金成分見表3。表3 比較例2實驗材料的化學成分(質量％ ) 采用比較例2所述的合金鋼制造實驗材料，實驗掛片線切割為 50mm X 30mm X 4. 5mm的長方形掛片，并在樣品上鉆Φ 3mm的孔，便于懸掛。在10 % H2S04-30 "C, 30 % H2S04-50 °C 和 50 % H2S04_70 "C 條件下，按照國標 GB10124-88 進行 24h+48h+72h+96h 浸泡實驗。實驗結果如圖3所示。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)在70% H2SO4-IliTC和90% H2S04-160°C 條件下，比較例2的腐蝕失重速率為0. 10-0. 20mm/a，腐蝕速率相對本發(fā)明和比較例1進一 步增加，且隨著浸泡時間的延長，腐蝕速率逐漸增加，說明在金屬表面未能形成具有保護性的腐蝕產(chǎn)物膜。這是由于比較例2中的Cu/S為51，超過了本發(fā)明的銅硫比例，致使含S量不足， Cu2S表面膜就不能形成，Cu只是堆積在表面，增大了陽極面積，反而加速腐蝕。從而使其耐 高溫硫酸露點腐蝕性能較差。本發(fā)明的耐高溫硫酸露點腐蝕性能明顯優(yōu)于其它耐硫酸露點腐蝕鋼，具有優(yōu)異的 耐高溫硫酸露點腐蝕性能，它廣泛適用于以煤或重油為主要燃料的煙氣處理系統(tǒng)中。
權利要求
一種耐高溫硫酸露點腐蝕的稀土低合金鋼，其特征在于該耐高溫硫酸露點腐蝕的稀土低合金鋼含有化學成分的重量百分比為C≤0.10％，Si≤0.1％，Mn 0.5％ 2.0％，P≤0.020％，S≤0.050％，Cu 0.5％ 1.0％，Cr 0.7％ 2.0％，Ti≤0.010％，Ni≤0.50％，Mo 0.01 0.5％，RE≤0.60％，其余為Fe。
2.根據(jù)權利要求1所述的耐高溫硫酸露點腐蝕的稀土低合金鋼，其特征在于所述RE 是La或Ce或La與Ce的混合物，其含量按重量百分比計為La < 0. 60%或Ce < 0. 60%或 (La+Ce) ^ 0. 60%o
3.根據(jù)權利要求1所述的耐高溫硫酸露點腐蝕的稀土低合金鋼，其特征在于所述 耐高溫硫酸露點腐蝕稀土低合金鋼的化學成分重量百分比為c 0. 098%, Si :0. 08，Mn 1. 69 %, P :0. 020 %, S :0. 020 %, Cu 0. 80 %, Cr 1. 35 %, Ti 0. 010 %, Ni 0. 22 %, Mo 0. 15%, RE 0. 50%，其余為 Fe。
4.根據(jù)權利要求1所述的耐高溫硫酸露點腐蝕的稀土低合金鋼，其特征在于所述Cu 和S的重量百分比滿足Cu/S為30-40。
5.根據(jù)權利要求1所述的耐高溫硫酸露點腐蝕的稀土低合金鋼，其特征在于所述RE 和S的重量百分比滿足RE/S為10-30。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐高溫硫酸露點腐蝕的稀土低合金鋼，該耐高溫硫酸露點腐蝕的稀土低合金鋼含有化學成分的重量百分比為C≤0.10％，Si≤0.1％，Mn 0.5％-2.0％，P≤0.020％，S≤0.050％，Cu 0.5％-1.0％，Cr 0.7％-2.0％，Ti≤0.010％，Ni≤0.50％，Mo 0.01-0.5％，RE(La，Ce)≤0.60％，其余為Fe。其中Cu/S為30-40。本發(fā)明具有優(yōu)異的耐高溫硫酸露點腐蝕性能，它廣泛適用于以煤或重油為主要燃料的煙氣處理系統(tǒng)中。
文檔編號C22C38/50GK101892438SQ20101021147
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權日2010年6月25日
發(fā)明者尹雨群, 朱愛玲, 趙晉斌 申請人:南京鋼鐵股份有限公司