在醫(yī)藥化工行業(yè)的廢氣治理解決方案中,RTO爐體材質(zhì)的選擇有很多種,諸如Q235B、304、304L、316、316L、310S、321、2205、2507以及一些特材等。鑒于行業(yè)特點,RTO爐體所選材質(zhì)對防腐蝕和耐高溫有著不同程度的要求,本文將從Q235B和304開始,由淺入深的介紹兩種材質(zhì)元素組成及特征以及在RTO設(shè)備中的應用范圍。
一、Q235B材質(zhì)介紹
1.1 “Q235B”是由Q+數(shù)字+質(zhì)量等級符號+脫氧方法符號組成,他的鋼號冠以“Q”,代表鋼材的屈服點,后面的數(shù)字表示屈服點數(shù)值,單位是MPa,表示它是一種屈服點為235MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼,“B”表示在質(zhì)量等級符號中,它屬于B等級,脫氧方法符號:F表示沸騰鋼,B表示半鎮(zhèn)靜鋼,Z表示鎮(zhèn)靜鋼,TZ表示特殊鎮(zhèn)靜鋼,鎮(zhèn)靜鋼可不標符號,即ZT和TZ 都可不標。
1.2 Q235B元素含量:
碳 C :≤0.20%
硅 Si:≤0.35%
錳 Mn:≤1.4%
硫 S :≤0.045%
磷 P :≤0.045%
鉻 Cr:允許殘余含量≤0.30%
鎳 Ni:允許殘余含量≤0.30%
銅 Cu:允許殘余含量≤0.30 %
Q235B如果按照品質(zhì)來劃分,有一種是普通鋼,它的P指數(shù)應該控制在0.045%以內(nèi)。還有一種是優(yōu)質(zhì)的鋼材,P、S都需要達到0.035%以內(nèi)。
碳鋼材質(zhì)是RTO最常用的材質(zhì),因為爐體保溫部分的壁板通常會選擇碳鋼,一般厚度≥6mm;不做保溫也就是和廢氣直接接觸的部分,通常會根據(jù)接觸的不同廢氣組分的理化性質(zhì)(主要是根據(jù)腐蝕性、溫度等)選擇不同材質(zhì)。而碳鋼應用最多的一般是印刷、噴涂、涂裝、電子、橡膠、家具等行業(yè)。
當然這些行業(yè)有可能會碰到一些弱有機酸的腐蝕,或者客戶會對全廠材質(zhì)做統(tǒng)一的要求,要求用到304不銹鋼,那么作為最常用的RTO不銹鋼,我們一起來了解一下304不銹鋼。
二、304材質(zhì)介紹
2.1 基本概念介紹
304不銹鋼牌號:06Cr19Ni10,作為一種通用性的不銹鋼,它廣泛地用于制作要求良好綜合性能(耐腐蝕和成型性)的設(shè)備和機件。它的密度為7.93 g/cm3,業(yè)內(nèi)也叫做18/8不銹鋼。在一定使用條件下耐高溫可達800℃,具有加工性能好,韌性高的特點。
2.2 304元素含量
C : ≤0.08%
Mn: ≤2.00%
P : ≤0.045%
S : ≤0.030%
Si : ≤1.00%
Cr :18.0–20.0%
NI : 8-10%
304不銹鋼是使用最為普遍的一種鉻-鎳不銹鋼,作為一種應用廣泛的材質(zhì),具有良好的耐蝕性、耐熱性、高溫強度和機械特性。也是在RTO行業(yè)經(jīng)常用的一種材質(zhì),他有哪些焊接特性?
2.3 304不銹鋼的焊接特性
由于不銹鋼的電阻系數(shù)遠大于低碳鋼,在焊接時焊條及焊接區(qū)的母材都比較容易被加熱而融化,同時使熔區(qū)周圍的基體過熱,造成焊區(qū)變形不均和晶粒粗大。
不銹鋼的線膨脹系數(shù)大,導熱系數(shù)小,熱量不易傳遞,焊接時熔深大,焊接加熱使結(jié)構(gòu)膨脹,冷卻時產(chǎn)生較大的收縮變形和拉應力,容易引起熱裂紋,尤其在醫(yī)化行業(yè),RTO更容易發(fā)生焊縫腐蝕。
2.4 焊縫腐蝕的主要原因
不銹鋼焊接加工后,在焊接熱影響區(qū)內(nèi)容易引發(fā)晶間腐蝕。原因是在焊接熱影響區(qū)內(nèi),在敏化溫度(450℃—850℃)區(qū)間,基體局部貧鉻,難以鈍化,造成耐蝕性明顯下降,于是在相應的腐蝕環(huán)境中優(yōu)先被腐蝕,鋼的晶界由于受腐蝕變寬。這時腐蝕部位的塑性和強度已嚴重喪失,冷彎時出現(xiàn)裂紋、脆斷,腐蝕部位落地無金屬聲。所以在RTO的加工過程中,如果選用不銹鋼,都可能會發(fā)生晶間腐蝕,這也是RTO應用在醫(yī)化行業(yè),接觸廢氣部分通常要做防腐處理的主要原因。
有的時候,接觸廢氣部分的304材質(zhì)還需要耐受一定程度的高溫沖擊,那么它的使用和耐溫機理是什么?
2.5 不銹鋼304的耐高溫極限是多少度
304不銹鋼管最高使用溫度在750度-860度。但通常達不到860度這么高。450度時有個臨界點,情況如下:304不銹鋼不易保持在450-860度,因為在450度以上的時候,會稀釋碳周圍的鉻,形成碳化鉻,造成貧鉻區(qū),從而改變不銹鋼性能材質(zhì);而且450的溫度外加屈服力會使得奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)化。通俗的說,就是經(jīng)常在450度以上環(huán)境下使用,304不銹鋼的性能和結(jié)構(gòu)都發(fā)生變化,應用在RTO支撐或者格柵部位可能會因高溫發(fā)生坍塌。
304在500~800℃高溫下一個小時以上就會產(chǎn)生滲碳(敏化),造成抗腐蝕性能下降。所以我們在選材的時候應充分考慮敏化區(qū)間溫度的影響。ASME II 中的敏化溫度為427~871℃。有興趣的朋友可以查查425度敏化。304按國家規(guī)定是8-10個鎳,一般廠家都會在8.0-8.5之間, 對于溫度要避開450~850℃,這個溫度區(qū)間就稱為產(chǎn)生晶間腐蝕的 “危險溫度區(qū) ”或稱“敏化溫度區(qū)”,其中尤以650℃為最危險。
三、RTO設(shè)備中Q235B、304材質(zhì)應用范圍
基于以上分析,在RTO行業(yè),Q235B和304的應用是最為普遍的,通常我們把RTO爐體可以簡化為三個組成部分:燃燒室、蓄熱室和廢氣進出管道,不同部分在不同的工藝條件下對鋼材的選用有著一定的要求和限制,當然,在醫(yī)化行業(yè),耐腐蝕和耐高溫始終是VOCs治理環(huán)保人著力研究和解決的課題。
不過對于RTO而言,一般燃燒室內(nèi)部溫度長期保持在760℃以上,需要做內(nèi)部保溫,而外壁不直接接觸煙氣,可選用Q235B鋼板。外壁加強可選用材質(zhì)為Q235B型材如扁鐵、槽鋼、角鋼、H型鋼材等。接觸廢氣的部分通常為:格柵、支撐立柱、下爐體、煙氣管道、集氣室、閥門等附件,這些部分根據(jù)不同的工藝廢氣組分和每一種組分的化學特征選擇不同的材質(zhì),選擇Q235B還是304尤其如此。
在RTO結(jié)構(gòu)組成中,廢氣進出管道常用的兩種形式為矩形管和圓形管,這段管道的溫度由于經(jīng)常處于水的露點溫度以下,因此該溫度是在醫(yī)化行業(yè)腐蝕形勢下該段管道選材最需要考慮的因素。除了選擇304或者碳鋼以外,更多的是要做防腐蝕處理,諸如耐酸澆注料、高溫防腐漆、噴塑、襯耐酸襯里等等。
四、RTO設(shè)備中Q235B、304材質(zhì)總結(jié)
Q235B材質(zhì)作為一種“價廉質(zhì)優(yōu)”的碳素結(jié)構(gòu)鋼,在RTO爐體中結(jié)構(gòu)組成中占有較大部分,但在醫(yī)藥化工行業(yè)的廢氣治理中對于防腐蝕和耐高溫是Q235B材質(zhì)不能勝任的,此時可以選用既耐一定程度腐蝕又耐高溫的304材質(zhì);但在一些復雜廢氣環(huán)境中,可能304材質(zhì)也無法勝任,這就涉及到了其他不同種類的鋼材,這個在后續(xù)文章再做詳細介紹。
來源:環(huán)保