某公司的母Ⅱ加熱器為立式固定管板換熱器，殼體內(nèi)徑為1.6m，換熱管的長(zhǎng)度為6m，換熱面積為277m2.殼程設(shè)計(jì)壓力為0.5MPa，設(shè)計(jì)溫度為160℃;管程設(shè)計(jì)壓力為0.8MPa，設(shè)計(jì)溫度為60℃。殼程介質(zhì)為飽和水蒸氣；管程介質(zhì)為母液；Ⅱ(由Na*，NH:，Cl-，HCO3和HО組成)是一種高濃度的組成CI-，HCO，強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)。在搬遷改造工程中，從原廠(chǎng)碳化塔上拆除了許多完好無(wú)損的介質(zhì)。S31254鋼管規(guī)格為63mm×3.9mm，在母Ⅱ在加熱器的設(shè)計(jì)中，采用了加熱器S31254鋼管作為換熱管，并配有S22053鍛件作為管板材料，管箱材料為Q345R并通過(guò)內(nèi)部防腐。殼程材料為Q345R，熱交換管與管板的連接方式采用脹焊。

S31254的性能

S31254是一種新型高合金純奧氏體不銹鋼。其化學(xué)成分為：碳≤0.2%;硅≤0.8%;錳≤1.0%;硫≤0.01%;磷≤0.03%;鉻19.5%~20.5%;鎳17.5%~18.5%;鉬6.0%~6.5%;銅0.5%~1.0%;氮0.18%~0.22%。其機(jī)械性能為：抗拉強(qiáng)度Rm≥650MPa;屈服強(qiáng)度Rpo2≥310MPa;延伸率As≥40%；布氏硬度HB=223。由于S31254鉬含量高，因此具有較高的耐點(diǎn)腐蝕性和間隙腐蝕性，是為海水等含鹵化物的環(huán)境而開(kāi)發(fā)的；它還具有良好的耐均勻腐蝕性，特別是在鹵化物的酸中，優(yōu)于普通不銹鋼；與普通不銹鋼不同，它在化學(xué)成分上具有很好的耐局部腐蝕性。在海水、充氣、間隙和低速?zèng)_刷條件下具有良好的耐點(diǎn)蝕性(PI≥40)具有良好的抗應(yīng)力腐蝕性能，是高成本鎳基合金和鈦的替代材料；同時(shí)具有更好的耐高溫或耐腐蝕性能；此外，從不銹鋼的分類(lèi)來(lái)看，它是一種穩(wěn)定的奧氏體金相組織。

S31254的焊接特點(diǎn)

具有良好的耐晶間腐蝕性

根據(jù)“晶間貧鉻"理論上，當(dāng)奧氏體不銹鋼的碳含量高于0時(shí).08%時(shí)，在加熱過(guò)程中，過(guò)飽和碳可以Cr23C6的形式沿晶界沉淀，容易引起晶間貧鉻，從而降低奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕性；但當(dāng)奧氏體不銹鋼碳含量低于0時(shí).02%~0.03%時(shí)，碳全部溶解在奧氏體中，即使在450%時(shí)，℃~850℃加熱之間，晶界不會(huì)形成“貧鉻區(qū)"晶間腐蝕。由于高合金純奧氏體不銹鋼S31254的碳含量≤0.2%，焊接時(shí)采用較小的焊接熱輸入，加快冷卻速度，基本消除晶間腐蝕。

與其他不銹鋼相比，奧氏體不銹鋼具有較高的熱裂紋敏感性，主要與以下特點(diǎn)有關(guān)：

（1）奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小，線(xiàn)膨脹系數(shù)大。在局部焊接加熱和冷卻條件下，焊接接頭的高溫停留時(shí)間較長(zhǎng)，焊縫金屬和近縫區(qū)在高溫下承受較高的拉應(yīng)力，冷卻過(guò)程中可形成較大的拉應(yīng)力。焊縫金屬凝固過(guò)程中的拉應(yīng)力是凝固裂紋的必要條件。

（2）奧氏體不銹鋼容易形成方向性強(qiáng)的柱狀晶體焊縫組織，一些有害雜質(zhì)元素容易在晶體之間形成低溶點(diǎn)液體膜，導(dǎo)致焊縫凝固裂紋。為防止奧氏體不銹鋼焊縫中熱裂紋，可采取以下措施:嚴(yán)格控制材料中硫、磷等有害雜質(zhì)的含量；采用能形成焊縫雙相組織的焊絲，打亂奧氏體不銹鋼晶體的方向性，減少晶間低溶點(diǎn)共晶的偏析；采用低線(xiàn)能量和窄焊道技術(shù)，提高熔池的冷卻速度；年夢(mèng)術(shù)鎢極氬弧焊，電弧能量大，熱量集十:管道氣流的冷卻效果，熱影響區(qū)小，內(nèi)部焊縫成型良好，無(wú)飛濺和塔渣；為了加快焊接邊緣的垃圾速度，焊后可以用水強(qiáng)制冷卻；對(duì)于熱交換管與管板之間的焊接，可以在管橋上設(shè)置應(yīng)力槽，以減少甚至消除焊接應(yīng)力。

S31254鋼管的使用

母Ⅱ加熱器管程中的介質(zhì)含有高濃度EHCo,，鋼材是一種強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)。N熱復(fù)合有20碳鋼管，使用壽命短，故團(tuán)設(shè)備更新頻繁，嚴(yán)重影響生產(chǎn)能力；如果換熱管選用防腐20碳鋼管，由于防腐層導(dǎo)熱系數(shù)太?。簢?yán)重降低換熱效果；如果換熱管選用鈦管，使用壽命長(zhǎng)，效果好，但鈦管怕印貝S31254鋼管價(jià)格的三倍。.S31254對(duì)t氏體不銹鋼具有優(yōu)異的耐點(diǎn)腐蝕性和耐間隙腐蝕性?？讘?yīng)力崗1具有優(yōu)異的耐均勻腐蝕性。其焊接接頭具有良好的晶間腐蝕性。采用有效的焊接工藝元可防止焊縫中的熱裂紋，因此采用S31254鋼官作為換熱管。

由于殼體介質(zhì)為飽和水蒸氣，換熱管應(yīng)承受振動(dòng)和疲勞負(fù)荷，因此換熱管與管板的連接方式應(yīng)采用膨脹焊接和密封焊接連接形式，要求換熱管材料的硬度低于管板材料的硬度。S22053鋼是抗Cl"腐蝕性好的雙相不銹鋼，其布氏硬度值為293(HB)，大于S31254鋼管布氏硬度值223(HB)，而且焊接性能好。因此，采用它。S22053鋼鍛件作為管板材料，并在管板孔之間的管橋上開(kāi)設(shè)應(yīng)力槽。管箱采用管箱。Q345R鋼板制作，內(nèi)表面噴砂除銹，烘烤酚醛清漆。

在母加熱器的設(shè)計(jì)中，采用了S31254鋼管作為換熱管，采用管板材料S22053鍛件，管箱內(nèi)表面采取烘烤酚醛清漆措施，有效防止管程高濃度Cl-，HCO。的母液Ⅱ介質(zhì)對(duì)設(shè)備的腐蝕。實(shí)踐證明，使用已被證明，使用已被證明，使用已被證明。S31254高合金純奧氏體不銹鋼取代高成本的鎳基合金和鈦，以防止高成本的鎳基合金和鈦Cl-，HCO,腐蝕是延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、提高生產(chǎn)能力、降低制造成本的有效方法。