耐腐蝕雙相鋼合金及其制品，以及制造這種合金的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種經(jīng)熱等靜壓處理的鐵素體?奧氏體鋼合金及其物品。所述合金的元素組成按重量百分比計包含：C 0?0.05；Si 0?0.8；Mn 0?4.0；Cr高于29?35；Ni 3.0?10；Mo 0?4.0；N 0.30?0.55；Cu 0?0.8；W 0?3.0；S 0?0.03；Ce 0?0.2；剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)。所述物品在制造需要加工處理(例如機械加工或鉆孔)的尿素生產(chǎn)設(shè)備部件方面特別有用。優(yōu)選的用途在于制造或替換用于汽提器的液體分配器，所述汽提器通常存在于尿素設(shè)備的高壓合成區(qū)段中。
【專利說明】
耐腐蝕雙相鋼合金及其制品，以及制造這種合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及耐腐蝕雙相鋼(鐵素體-奧氏體鋼)合金。尤其是，本發(fā)明涉及由所述合 金制造的物品，以及生產(chǎn)所述合金的方法。本發(fā)明還涉及包含由所述合金制造的部件的尿 素設(shè)備，并且涉及改造現(xiàn)有尿素設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙相不銹鋼是指鐵素體-奧氏體鋼合金。這種鋼具有包括鐵素體相和奧氏體相的 微觀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明涉及的雙相鋼合金的特征在于，Cr和N的含量高，Ni的含量低。這方面的背 景文獻包括W0 95/00674和US 7,347,903。其中所述的雙相鋼高度耐腐蝕，因此可用在、例 如尿素制造設(shè)備內(nèi)的強腐蝕性環(huán)境中。
[0003] 尿素(NH2CONH2)可由氨氣和二氧化碳在尿素設(shè)備的尿素合成區(qū)段內(nèi)在高溫(通常 介于150°C與250°C之間）和高壓(通常介于12MPa至40MPa之間）下制備。可認為在此合成中， 發(fā)生兩個連續(xù)的反應(yīng)步驟。在第一步中，形成了氨基甲酸銨，在下一步中，該氨基甲酸銨脫 水以形成尿素。第一步(i)為放熱反應(yīng)，第二步可表示為吸熱平衡反應(yīng)(ii):
[0004] (i) 2NH3+C〇2^H2N-C〇-〇NH4
[0006]在典型的尿素生產(chǎn)設(shè)備中，前述反應(yīng)在尿素合成區(qū)段內(nèi)進行，以得到包含尿素的 水溶液。在后續(xù)的一個或多個濃縮區(qū)段內(nèi)，該溶液被濃縮，以最終產(chǎn)生熔體形式而非溶液形 式的尿素。該熔體進一步經(jīng)受一個或多個精整步驟，例如造粒、成粒、微粒化或壓實。
[0007]經(jīng)常使用的根據(jù)汽提方法制備尿素的方法是二氧化碳汽提方法，如例如《烏爾曼 工業(yè)化學百科全書》（Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry) 1996年第A27 卷第333-350頁中所述。在該方法中，合成區(qū)段后接一個或多個回收區(qū)段。合成區(qū)段包括反 應(yīng)器、汽提器、冷凝器，優(yōu)選但非必需地包括其中工作壓力介于12MPa至18MPa之間、例如介 于13MPa至16MPa之間的洗滌器。在合成區(qū)段中，將離開尿素反應(yīng)器的尿素溶液進料到汽提 器，其中大量未轉(zhuǎn)化的氨氣和二氧化碳從尿素水溶液分離。
[0008] 這種汽提器可以是殼管式熱交換器，其中尿素溶液在管側(cè)進料到頂部，而用于尿 素合成的二氧化碳進料被添加至汽提器的底部。在殼側(cè)，添加蒸汽以加熱溶液。尿素溶液在 底部離開熱交換器，而蒸氣相在頂部離開汽提器。離開所述汽提器的蒸氣含有氨、二氧化 碳、惰性氣體和少量的水。
[0009] 所述蒸氣在降膜型熱交換器或者可為水平型或垂直型的浸沒式冷凝器內(nèi)冷凝。水 平型浸沒式熱交換器描述于《烏爾曼工業(yè)化學百科全書》1996年第A27卷第333-350頁。所形 成的含有冷凝的氨、二氧化碳、水和尿素的溶液和未冷凝的氨氣、二氧化碳和惰性蒸氣一起 再循環(huán)。
[0010] 特別是由于存在滾燙的氨基甲酸鹽溶液，所以加工條件的腐蝕性極強。以往，這導 致了這樣的問題：即便是由不銹鋼制成的尿素制造設(shè)備也會受腐蝕，并且傾向于過早地更 換。
[0011] 特別地，通過用WO 95/00674中描述的雙相鋼(也已知為商標Safurex'K)制造尿素 制造設(shè)備，即該設(shè)備中經(jīng)受前述腐蝕性條件的相關(guān)零部件，已解決了上述問題。然而，即便 前述方法體現(xiàn)了尿素生產(chǎn)領(lǐng)域的重大進步，但汽提器仍存在特定的問題。典型的氨基甲酸 鹽汽提器包括多條(幾千條)管道。通過這些管道，液態(tài)膜向下行進，與此同時，汽提氣體(通 常為C0 2)向上行進。通常預作安排，以確保全部管道的液體載荷相同，從而保證液體以同樣 的速度流動。這樣做的原因是，倘若液體不以同樣的速度流經(jīng)全部管道，汽提器的效率就會 下降。這些預先作出的安排包括液體分配器，該液體分配器通常為具有多個小孔的圓筒形 狀。
[0012] 經(jīng)驗證實，液體分配器需要相對頻繁地更換。特別地，盡管液體分配器實際上是由 上述的耐腐蝕雙相鋼制成，但顯而易見，腐蝕導致小孔的尺寸和形狀隨時間改變。因此，受 影響的分配器造成汽提器內(nèi)的液體呈現(xiàn)不同的通量，結(jié)果是所需的等量裝填汽提器管道的 效率降低。
[0013] 所以，本領(lǐng)域需要提供一種用于為汽提器中的液體分配器提供更好的腐蝕耐久性 的耐腐蝕材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 為了解決上述一種或多種要求，本發(fā)明一方面提供了一種鐵素體-奧氏體鋼合金，
[0015] 該合金的元素組成按重量百分比計包含：
[0016] C 0-0.05；
[0017] Si 0-0.8；
[0018] Μη 0-4.0；
[0019] Cr 26-35；
[0020] Ni 3.0-10；
[0021] Mo 0-4.0；
[0022] N 0.30-0.55；
[0023] Cu 0-1.0；
[0024] ff 0-3.0；
[0025] S 0-0.03；
[0026] Ce 0-0.2；
[0027] 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0028] 其中，樣品的奧氏體間距（采用根據(jù)ASTM E 3-01的樣品制備方法，通過DNV-RP-F112第7章所述測定）小于20μηι，例如小于15μηι，例如在8至15μηι范圍內(nèi)；并且其中選自奧氏 體相平均長寬比的奧氏體相最大平均長寬比小于5,例如小于3,例如小于2,所述奧氏體相 平均長寬比視需要由樣品的三個橫截面測得，這三個橫截面取自樣品的三個垂直平面；
[0029] 奧氏體相平均長寬比通過以下步驟測定：
[0030] i.制備所述樣品的橫切表面；
[0031] ii .在旋轉(zhuǎn)圓盤上先使用粒度為6μηι的金剛石研磨膏、再使用粒度3μηι的金剛石研 磨膏對表面進行拋光，以得到拋光表面；
[0032] iii.使用Murakami試劑在20°C下蝕刻所述表面最多30秒，從而將鐵素體相染色， 所述試劑通過如下方式提供:將30g氫氧化鉀與30g K3Fe(CN)6混合于lOOmL H20中，制得飽 和溶液，在使用前使所述溶液冷卻至室溫；
[0033] iv.在光學顯微鏡下觀察蝕刻狀態(tài)下的橫切表面，選擇的放大倍率要能辨認得出 相界；
[0034] v.把交叉網(wǎng)格投射到圖像上，其中該網(wǎng)格的網(wǎng)格距離適于觀察奧氏體-鐵素體相 界；
[0035] vi .在網(wǎng)格上隨機選擇至少十個網(wǎng)格交叉點，以便于可確定交叉網(wǎng)格點位于奧氏 體相內(nèi)；
[0036] vii.在所述十個網(wǎng)格交叉點的每一個處，通過測量奧氏體相的長度和寬度來確定 所述奧氏體相的長寬比，其中長度是在相界(從奧氏體相過渡到所述鐵素體相的邊界)上的 兩點之間畫直線時得到的最長連續(xù)距離;并且其中寬度被定義為同一相中垂直于長度測得 的最長連續(xù)距離；
[0037] viii.由測得的十個奧氏體相長寬比的奧氏體相長寬比的數(shù)值平均值，計算奧氏 體相平均長寬比。
[0038] 在本發(fā)明的一個實施例中，進行測量的樣品的至少一個維度(例如長度、寬度或高 度)大于5mm。
[0039] 本發(fā)明另一方面提出了可通過使鐵素體-奧氏體合金粉末經(jīng)受熱等靜壓而獲得的 成形物品，其中所述鐵素體-奧氏體合金粉末按重量百分比計包含：
[0040] C 0-0.05；
[0041] Si 0-0.8；
[0042] Μη 0-4.0；
[0043] Cr 26-35；
[0044] Ni 3.0-10；
[0045] Mo 0-4.0；
[0046] N 0.30-0.55；
[0047] Cu 0-1.0；
[0048] ff 0-3.0；
[0049] S 0-0.03；
[0050] Ce 0-0.2；
[00511剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0052]本發(fā)明又另一方面涉及使用如上文或下文所定義的鐵素體-奧氏體合金作為尿素 制造設(shè)備的部件用的構(gòu)造材料，其中所述部件用來與氨基甲酸鹽溶液接觸，且其中所述部 件包括一個或多個機加工表面或鉆過孔的表面。
[0053]本發(fā)明仍在另外的方面提供了一種制造耐腐蝕鐵素體-奧氏體合金物品的方法， 該方法包括以下步驟：
[0054] a.熔化的鐵素體-奧氏體合金按重量百分比計包含：
[0055] C 0-0.05；
[0056] Si 0-0.8；
[0057] Μη 0-4.0；
[0058] Cr 26-35；
[0059] Ni 3.0-10；
[0060] Mo 0-4.0；
[0061] N 0.30-0.55；
[0062] Cu 0-1.0；
[0063] ff 0-3.0；
[0064] S 0-0.03；
[0065] Ce 0-0.2；
[0066] 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0067] b.將熔體霧，以制備平均粒度在約100至150μπι范圍內(nèi)、最大粒度為約500μπι的粉 末；
[0068] c.提供限定待生廣物品的形狀的_旲具；
[0069] d.用粉末填充模具的至少一部分；
[0070] e.使步驟d.填充的模具在預定的溫度、預定的壓力下經(jīng)受一段預定時間的熱等靜 壓(HIP)，以便使所述粉末的粒子彼此冶金結(jié)合，制得所述物品。
[0071] 本發(fā)明另外的方面涉及用于尿素制造設(shè)備中的氨基甲酸鹽汽提器的液體分配器， 所述液體分配器為上面所述的物品。
[0072] 本發(fā)明另一方面涉及用于生產(chǎn)尿素的設(shè)備，所述設(shè)備包括高壓尿素合成區(qū)段，該 高壓尿素合成區(qū)段包括反應(yīng)器、汽提器和冷凝器，其中汽提器包括上述液體分配器。
[0073] 本發(fā)明仍在另外的方面提供了改造現(xiàn)有的尿素生產(chǎn)設(shè)備的方法，所述設(shè)備包括汽 提器，該汽提器的管道和液體分布器由耐腐蝕鐵素體-奧氏體合金制成，該合金按重量百分 比計包含：
[0074] C 0-0.05；
[0075] Si 0-0.8；
[0076] Μη 0-4.0；
[0077] Cr 26-35；
[0078] Ni 3.0-10；
[0079] Mo 0-4.0；
[0080] N 0.30-0.55；
[0081] Cu 0-1.0；
[0082] ff 0-3.0；
[0083] S 0-0.03；
[0084] Ce 0-0.2；
[0085] 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)；該方法包括用上述液體分配器替換之前的液體 分配器。
【附圖說明】
[0086] 圖1至圖5為實施例1中提到的檢測試樣的微觀圖像。
[0087] 圖6為指示實施例2和實施例3中應(yīng)用的橫截面的示意圖。
[0088] 圖7示出經(jīng)受了根據(jù)實施例2的腐蝕試驗的樣品橫截面的顯微圖像。
【具體實施方式】
[0089] 廣義上講，本發(fā)明基于以下明智的見解:尿素汽提器內(nèi)的液體分配器仍發(fā)生腐蝕 是受橫向切口端部被侵蝕的影響。這是指發(fā)生在由橫向切割所導致的表面上的腐蝕。這種 腐蝕有別于其他種類的腐蝕，例如疲勞腐蝕(化學環(huán)境中的機械疲勞）、氯化物應(yīng)力腐蝕開 裂、沖蝕腐蝕(化學環(huán)境中的粒子磨損）、縫隙腐蝕或點狀腐蝕。
[0090] 本發(fā)明人驚訝地發(fā)現(xiàn)，通過由上文或下文所定義的經(jīng)受了熱等靜壓(HIPed)的鐵 素體-奧氏體合金來制造部件，由鉆孔或機加工操作在所述部件中產(chǎn)生的任一橫向切口表 面將具有減少和/或消除的橫向切口端部侵蝕的弱點。
[0091] 本發(fā)明人還驚訝地發(fā)現(xiàn)，所述部件由于腐蝕導致的總重量損失，相比由類似的但 并非由HIP方法生產(chǎn)(也就是先熱擠出，再冷加工）的鐵素體-奧氏體鋼制成的同樣部件明顯 減少?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，經(jīng)受了熱等靜壓的材料的相分布和相形狀(或微觀結(jié)構(gòu))是各向同性的。應(yīng) 當理解，由于這種材料具有雙相鋼的兩相性質(zhì)，所以在微觀尺度上必定為各向異性的。另 外，在經(jīng)受了熱等靜壓的材料中，由于單個顆粒的晶體結(jié)構(gòu)，所以其呈現(xiàn)各向異性。大量隨 機取向的晶粒的選擇在中等尺度或宏觀尺度上將是各向同性的。
[0092]可以理解，這些尺度與奧氏體間距的大小有關(guān)。在經(jīng)受了熱等靜壓的雙相部件中， 所述間距通常介于8至15μπι之間。
[0093] 本發(fā)明的鐵素體-奧氏體合金和物品可通過使鐵素體-奧氏體鋼合金粉末經(jīng)受熱 等靜壓而獲得，其中鐵素體-奧氏體鋼粉末按重量百分比計包含：
[0094] C 0-0.05；
[0095] Si 0-0.8；
[0096] Μη 0-4.0；
[0097] Cr 26-35；
[0098] Ni 3.0-10；
[0099] Mo 0-4.0；
[0100] N 0.30-0.55；
[0101] Cu 0-1.0；
[0102] ff 0-3.0；
[0103] S 0-0.03；
[0104] Ce 0-0.2；
[0105] 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0106] 這樣獲得的合金和物品尤其可通過上文指出的奧氏體間距和奧氏體相平均長寬 比來表征。
[0107] 除此以外，在所述的實驗中，還使用光學顯微鏡來觀察樣品在蝕刻狀態(tài)下的橫向 切口表面。顯微鏡可以是任何適于進行金相檢查的光學顯微鏡。選擇的放大倍率要能辨認 得出相界。技術(shù)人員一般能夠評估相界是否可見，故能夠選擇恰當?shù)姆糯蟊堵?。根?jù)DNV RP F112,選擇的放大倍率應(yīng)當是這樣的：每條線（穿過圖像繪制的直線)橫穿10至15個顯微結(jié) 構(gòu)單元。典型的放大倍率為1〇〇 X至400 X。
[0108] 在實驗中，把交叉網(wǎng)格投射到圖像上，其中該網(wǎng)格的網(wǎng)格距離適于觀察奧氏體-鐵 素體相界。通常提供20至40個網(wǎng)格交叉點。
[0109] 鐵素體-奧氏體鋼合金可根據(jù)W0 05/00674或US 7,347,903的公開內(nèi)容制造。閱讀 本發(fā)明的技術(shù)人員參照這些發(fā)明，將能夠制出鋼合金。另外，這些發(fā)明的內(nèi)容據(jù)此以引用方 式并入本文。
[0110] 鐵素體-奧氏體鋼合金的元素組成一般如上文或下文限定。
[0111] 本發(fā)明更傾向于將碳(C)視作雜質(zhì)元素，碳(C)在鐵素體相和奧氏體相中的溶解度 都是有限的。該有限的溶解度意味著存在在過高百分比下的碳化物沉淀的風險，結(jié)果耐腐 蝕性下降。因此應(yīng)將C的含量限制在至多0.05重量％，例如至多0.03重量％，例如至多 0.02wt% 〇
[0112] 硅(Si)在制鋼中被用作脫氧添加劑。但過高的Si含量過高增強了金屬間相沉淀的 趨勢，并且降低了N的溶解度。為此，應(yīng)將Si的含量限制在至多0.8wt%，例如至多0.6wt%， 例如限制在〇.2wt%至0.6wt%范圍內(nèi)，例如至多0.5wt%。
[0113]添加錳(Μη)是為了增大N的溶解度，將Ni替換為如Μη的合金元素被認為是為了穩(wěn) 定奧氏體。Μη的含量以介于Owt%和4. Owt%之間為宜，例如介于0.8wt%和1.50wt%之間， 例如介于0 · 3wt %和2 · Owt %之間，例如介于0 · 3wt %和1 · Owt %之間。
[0114] 鉻(Cr)是用于增強對大多數(shù)種類的腐蝕的耐受性的最活潑的元素。在尿素合成 中，Cr的含量對耐腐蝕性有重要意義，因此，從結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性出發(fā)，應(yīng)當盡可能最大限度增大 Cr的含量。為了獲得奧氏體中足夠的耐腐蝕性，Cr的含量應(yīng)當在26wt %至35wt %范圍內(nèi)，例 如在28wt%至30wt%范圍內(nèi)，例如在29wt%至33wt%范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個受關(guān)注的實 施方式中，Cr的含量超過29%，例如超過29%至33%，例如超過29%至30%。在另一個受關(guān) 注的實施方式中，Cr的含量超過29.5 %，例如超過29.5 %至33 %，例如超過29.5 %至31 %， 例如超過29.5 %至30 %。
[0115] 鎳(Ni)主要被用作奧氏體穩(wěn)定元素，應(yīng)將其含量保持在盡可能低的水平。奧氏體 不銹鋼在氧含量低的尿素環(huán)境中的耐腐性很差的一個重要原因被認為是這種不銹鋼的Ni 含量相對高。在本發(fā)明中，為了使鐵素體含量按體積計在30%至70%范圍內(nèi)，需要Ni的含量 為3wt%至10wt%，例如3wt%至7.5wt%，例如4wt%至9wt%，例如5wt%至8wt%，例如 6wt% 至8wt%。
[0116] 使用鉬(Mo)是為了提高合金的鈍性。Mo連同Cr和N是最有效地提高合金對點狀腐 蝕和縫隙腐蝕的耐受性的三種元素。此外，通過增大N的固體溶解度，Mo削弱了氮化物沉淀 的趨勢。但過高的Mo含量涉及金屬間相沉淀的風險。因此，Mo的含量應(yīng)當在Owt %至4. Owt % 范圍內(nèi)，例如在1 .〇wt%至3wt%范圍內(nèi)，例如在1 · 50wt%至2 · 60wt%范圍內(nèi)，例如在2wt% 至2.6wt%范圍內(nèi)。
[0117] 氮(N)是強效的奧氏體形成者，并且加強奧氏體重組。N還影響Cr和Mo的分布，所以 N含量越高，奧氏體相內(nèi)Cr和Mo的相對份額越大。這意味著奧氏體的耐腐蝕性變得更強，而 且，可以在維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，在合金中包含更多的Cr和Mo。然而，眾所周知，同樣在完 全奧氏體鋼中，N會抑制金屬間相的形成。因此，N應(yīng)在0.30wt%至0.55wt%的范圍內(nèi)，例如 0 · 30wt %至0 · 40wt %的范圍內(nèi)，例如0 · 33wt %至0 · 55wt %的范圍內(nèi)，例如0 · 36wt %至 0.55wt%的范圍內(nèi)。
[0118] 銅(Cu)改善了在酸環(huán)境(例如硫酸）中的耐普通腐蝕性。然而，高含量的Cu將降低 耐點狀腐蝕性和耐縫隙腐蝕性。因此，Cu的含量應(yīng)限制為至多1. Owt%，例如至多0.8wt%。 特別地，在本發(fā)明的一個受關(guān)注的實施例中，Cu含量至多為0.8 %。
[0119] 鎢(W)增加了對點狀腐蝕和縫隙腐蝕的耐受性。但過高含量的W增加了金屬間相沉 淀的風險，與高含量的Cr和Mo結(jié)合使用時尤其如此。因此，W的量應(yīng)限制為至多3.0重量％， 例如至多2.0重量％。
[0120] 硫(S)通過形成易于溶解的硫化物而對耐腐蝕性產(chǎn)生負面影響。因此，S的含量應(yīng) 限制為至多〇.〇3wt%，例如至多O.Olwt%，例如至多0.005wt%，例如至多O.OOlwt%。
[0121] 可將鈰以最至多0.2重量％的百分比添加到鐵素體-奧氏體合金中。
[0122] 根據(jù)本發(fā)明的鐵素體-奧氏體合金的鐵素體含量對于耐腐蝕性很重要。因此，鐵素 體含量應(yīng)在30體積％至70體積％的范圍內(nèi)，例如在30體積％至60體積％的范圍內(nèi)，例如在 30體積％至55體積％的范圍內(nèi)，例如在40體積％至60體積％的范圍內(nèi)。
[0123] 當使用術(shù)語"至多"時，技術(shù)人員知道，除非另外明確指明其他數(shù)值，否則該范圍的 下限為Owt%。
[0124] 根據(jù)本發(fā)明，另一種組成按重量百分比計包含：
[0125] C 至多 0.03;
[0126] Μη 0.8-1.50；
[0127] S 至多 0.03;
[0128] Si 至多 0.50;
[0129] Cr 28-30；
[0130] Ni 5.8-7.5；
[0131] Mo 1.50-2.60
[0132] Cu 至多 0.80;
[0133] N 0.30-0.40
[0134] ff 0-3.0；
[0135] Ce 0-0.2；
[0136] 以及剩余的Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0137] 根據(jù)本發(fā)明的又另一種組成按重量百分比計包含：
[0138] C 至多 0.03;
[0139] Si 至多0.8,例如 0· 2-0.6;
[0140] Μη 0.3-2,例如0.3-1;
[0141] Cr 29-33；
[0142] Ni 3-10,例如4-9,例如5-8,例如6-8;
[0143] Mo 1-3,例如 1-1.3,例如 1.5-2.6,例如 2-2.6;
[0144] N 0.36-0.55；
[0145] Cu 至多 1.0;
[0146] W 至多 2.0;
[0147] S 至多 0.03;
[0148] Ce 0-0.2；
[0149] 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)；鐵素體含量為30體積％至70體積％，例如在30 體積％至60體積％的范圍內(nèi)，例如在30體積％至55體積％的范圍內(nèi)，例如在40體積％至60 體積％的范圍內(nèi)。
[0150] 在一個受關(guān)注的實施方式中，本發(fā)明涉及鐵素體-奧氏體鋼合金，其元素組成按重 量百分比計包含：
[0151] C 0-0.05；
[0152] Si 0-0.8；
[0153] Μη 0-4.0；
[0154] Cr 高于 29-35;
[0155] Ni 3.0-10；
[0156] Mo 0-4.0；
[0157] N 0.30-0.55；
[0158] Cu 0-0.8；
[0159] ff 0-3.0；
[0160] S 0-0.03；
[0161] Ce 0-0.2；
[0162] 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0163] 其中奧氏體間距(采用根據(jù)ASTM E 3-01的樣品制備方法，按照DNV-RP-F112的第7 章所述測定）小于20μηι;并且其中選自奧氏體相平均長寬比中的最大奧氏體相平均長寬比 小于5,所述奧氏體相平均長寬比根據(jù)需要通過樣品的三個橫截面測得，所述橫截面取自樣 品的三個垂直平面；
[0164] 奧氏體相平均長寬比通過以下步驟測定：
[0165] i.制備所述樣品的橫切表面；
[0166] ii .在旋轉(zhuǎn)圓盤上先使用粒度6μηι的金剛石研磨膏、再使用粒度3μηι的金剛石研磨 膏對表面進行拋光，得到拋光表面；
[0167] iii.使用Murakami試劑在20 °C下蝕刻表面最多30秒，從而將鐵素體相染色，試劑 通過如下方式提供:將30g氫氧化鉀與30gK3Fe(CN)6混合于100mL H20中，制得飽和溶液，在 使用前使該溶液冷卻至室溫；
[0168] iv.在光學顯微鏡下觀察處于蝕刻狀態(tài)的橫切表面，選擇的放大倍率要能辨認得 出相界；
[0169] v.把交叉網(wǎng)格投射到圖像上，其中該網(wǎng)格的網(wǎng)格距離適于觀察奧氏體-鐵素體相 界；
[0170] vi.在網(wǎng)格上隨機選擇至少十個網(wǎng)格交叉點，以便于確定網(wǎng)格交叉點位于奧氏體 相內(nèi)；
[0171] vii.在所述十個網(wǎng)格交叉點的每一個處，通過測量奧氏體相的長度和寬度來確定 所述奧氏體相的長寬比，其中長度是在相界(從奧氏體相過渡到所述鐵素體相的邊界)上的 兩點之間畫直線時得到的最長連續(xù)距離;并且其中寬度被定義為同一相中垂直于所述長度 測得的最長連續(xù)距離；
[0172] 由測得的十個奧氏體相長寬比的奧氏體相長寬比的數(shù)值平均值，計算奧氏體相平 均長寬比；
[0173] 并且其中進行測量的樣品的至少一個維度大于5_。
[0174] 在本發(fā)明的一個實施方式中，元素組成按重量百分比計包含：
[0175] C 0-0.030；
[0176] Μη 0.8-1.50；
[0177] S 0-0.03；
[0178] Si 0-0.50；
[0179] Cr 高于 29-30.0;
[0180] Ni 5.8-7.5；
[0181] Mo 1.50-2.60；
[0182] ff 0-3.0；
[0183] Cu 0-0.80；
[0184] N 0.30-0.40；
[0185] Ce 0-0.2；
[0186] 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0187] 在另外的實施方式中，元素組成按重量百分比計包含：
[0188] C 0-0.03；
[0189] Si 0-0.5；
[0190] Μη 0.3-1；
[0191] Cr 高于 29-33;
[0192] Ni 3-10；
[0193] Mo 1.0-1.3；
[0194] N 0.36-0.55；
[0195] Cu 0-0.8；
[0196] ff 0-2.0；
[0197] S 0-0.03；
[0198] Ce 0-0.2；
[0199] 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0200] 在一個受關(guān)注的實施方式中，本發(fā)明提供了可通過使鐵素體奧氏體鋼(雙相鋼)合 金粉末經(jīng)受熱等靜壓獲得的物品，其中所述雙相鋼粉末按重量百分比計包含：
[0201] C 0-0.05；
[0202] Si 0-0.8；
[0203] Μη 0-4.0；
[0204] Cr 高于 29-35;
[0205] Ni 3.0-10；
[0206] Mo 0-4.0；
[0207] N 0.30-0.55；
[0208] Cu 0-0.8；
[0209] ff 0-3.0；
[0210] S 0-0.03；
[0211] Ce 0-0.2；
[0212] 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0213] 熱等靜壓(HIP)是本領(lǐng)域已知的技術(shù)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，要使雙相鋼合金經(jīng) 受熱等靜壓，它必須以粉末形式提供。此類粉末可通過霧化熱合金形成，即通過將熱合金通 過噴嘴噴射，同時保持液態(tài)(從而迫使熔融合金通過噴孔），并隨后使合金立即固化。在技術(shù) 人員已知的壓力下進行霧化，因為壓力將取決于用于進行霧化的設(shè)備。優(yōu)選地，采用氣體霧 化的技術(shù)，其中在熱金屬合金料流離開噴嘴前將氣體引入熱其中，用于隨著夾帶的氣體膨 脹（由于受熱)并且離開進入噴孔外部的大收集空間而形成湍流。該收集空間優(yōu)選地充滿氣 體以促進恪融金屬射流的進一步端流。
[0214] 顆粒的粒度分布D5Q通常為80_130μπι。
[0215] 然后將所得粉末轉(zhuǎn)移到模具（即，限定待生產(chǎn)物品的形狀的模殼）中。填充模具的 所需部分，并且使經(jīng)填充的模具經(jīng)受熱等靜壓(HIP)，使得所述粉末的顆粒彼此冶金結(jié)合以 制成物品。在預定溫度下進行根據(jù)本發(fā)明的HIP方法，所述溫度低于鐵素體奧氏體合金的熔 點，優(yōu)選地在1000°C-1200°C的范圍內(nèi)。預定的等靜壓力彡900巴，例如約1000巴，并且預定 的時間在1-5小時的范圍內(nèi)。
[0216] 根據(jù)本發(fā)明，在根據(jù)本發(fā)明的HIP方法之后還可進行熱處理，例如在1000°C-1200 °C的溫度范圍下處理所獲得的物品l_5h，隨后驟冷。
[0217] 模具的至少一部分待填充，取決于是否在單個HIP步驟中制得整個物品。根據(jù)一個 實施例，模具被完全填充，并且在單個HIP步驟中制得該物品。在HIP之后，從模具中取出物 品。通常這通過移除模具自身完成，例如通過機械加工或酸洗完成。
[0218] 所獲得的物品的形狀由模具的形狀，以及模具的填充程度決定。優(yōu)選地，制作模具 以提供物品的所需最終形狀。例如，如果要制造管式液體分配器，則模具將用于限定管。要 在該液體分配器中制得上述孔可適當?shù)赝ㄟ^稍后鉆孔制得。不希望受理論約束，本發(fā)明人 相信，由于如上文和下文所定義的具體HIP材料的各向同性，這些孔將與雙相合金零件的其 余部分一樣耐腐蝕。
[0219]因此，本發(fā)明的HIP方法可相應(yīng)地描述為：
[0220] 在第一步中，提供限定最終物品形狀或輪廓的至少一部分的模殼(模具、膠囊）。該 模殼通常由焊接在一起的鋼板(例如碳鋼板)制成。模殼可具有任何形狀，并且在填充后可 通過焊接來密封。模殼還可限定最終部件的一部分。在這種情況下，模殼可焊接至預先制造 的部件，例如鍛造或鑄造的部件。模殼不必具有最終物品的最終形狀。
[0221] 在第二步中，提供如上文或下文所定義的粉末。該粉末為具有粒度分布的預合金 粉末，即，該粉末包含不同粒度且粒度小于500μπι的顆粒。
[0222] 在第三步中，將粉末倒入限定部件形狀的模殼中。然后通過例如焊接密封模殼。在 密封模殼前，可向粉末混合物施加真空，例如通過使用真空栗。利用真空去除粉末混合物中 的空氣。去除粉末混合物中的空氣非常重要，因為空氣中包含可對基體的延展性具有負面 影響的氬氣。
[0223] 在第四步中，使經(jīng)填充的模殼在預定溫度、預定等靜壓力下經(jīng)受熱等靜壓(HIP)并 持續(xù)預定時間，使得合金的顆粒彼此冶金結(jié)合。因此將模殼置于可加熱的壓力室中，通常稱 為熱等靜壓室(HIP室）。
[0224] 用氣體(例如，氬氣)將加熱室加壓至超過500巴的等靜壓力。通常，等靜壓力高于 900-1100巴，例如950-1100巴，并且最優(yōu)選地為約1000巴。該室被加熱至經(jīng)選擇低于材料熔 點的溫度。該溫度越接近熔點，形成熔融相的風險就越高，而在熔融相中可形成易碎裂紋。 然而，在低溫下，擴散過程減緩，經(jīng)HIP處理的材料將含有殘余孔隙，并且材料間的金屬結(jié)合 力變?nèi)?。因此，溫度在l〇〇〇°C-1200°C的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在1100°C-1200°C的范圍內(nèi)，并且最 優(yōu)選地為約1150°C。將模殼在加熱室中于預定壓力和預定溫度下保持預定的時間段。在HIP 期間發(fā)生在粉末顆粒之間的擴散過程是時間依賴性的，所以長時間是優(yōu)選的。因此，一旦達 到所述壓力和溫度，HIP步驟的持續(xù)時間在1-5小時的范圍內(nèi)。
[0225] 在HIP處理后，將模殼從固結(jié)的部件剝離。剝離后可對最終產(chǎn)品進行熱處理。
[0226] 在本發(fā)明的這個方面，在另一個實施方式中，涉及制造鐵素體奧氏體合金物品的 方法，該方法包括如下步驟：
[0227] a)提供限定所述物品形狀的至少一部分的模殼;提供粉末混合物，其按重量百分 比計包含：
[0228] C 0-0.05；
[0229] Si 0-0.8；
[0230] Μη 0-4.0；
[0231] Cr 高于 29-35;
[0232] Ni 3.0-10；
[0233] Mo 0-4.0；
[0234] N 0.30-0.55；
[0235] Cu 0-0.8；
[0236] ff 0-3.0；
[0237] S 0-0.03；
[0238] Ce 0-0.2；
[0239] 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0240] b)用粉末混合物填充所述模殼的至少一部分；
[0241] c)使所述模殼在預定溫度、預定等靜壓力下經(jīng)受熱等靜壓并持續(xù)預定時間，使得 粉末顆粒彼此冶金結(jié)合。
[0242] 應(yīng)當理解，如上文和下文所述根據(jù)本發(fā)明制得的物品不限于液體分配器。實際上， 如上文或下文所定義的鐵素體奧氏體合金以及如上文或下文所述的HIP方法也可用于制造 需要滿足如上文或下文所提到的相同要求的任何合適的物品。本發(fā)明的額外益處將特別適 用于如下情況的物品：將用于高腐蝕性環(huán)境的物品，以及類似于上述液體分配器的包含橫 向切口端部易于被侵蝕的表面的物品。
[0243] 尿素生產(chǎn)設(shè)備中高壓合成區(qū)段的環(huán)境為特別高腐蝕性的環(huán)境。如上所述，在此類 合成區(qū)段中特別適合應(yīng)用本發(fā)明的中零件之一為用于汽提器的液體分布器。然而，本發(fā)明 也可有利地用于制造相同類型合成區(qū)段的其他部件。
[0244] 除了別的以外，這些其他部件包括雷達錐(radar cone)。這是指使用雷達探測尿 素反應(yīng)器或高壓汽提器中的液位。這些雷達液位探測系統(tǒng)配備有雷達錐，該雷達錐暴露于 所述應(yīng)用中普遍存在的腐蝕性環(huán)境。雷達錐本身相當于機加工表面，因而該表面可通過根 據(jù)本發(fā)明進行制造而在耐腐蝕性方面有進一步改善。
[0245] 應(yīng)用于尿素設(shè)備中的又另一個區(qū)域為高壓(控制）閥的主體或高壓噴射器的主體。 為了由耐腐蝕性鐵素體奧氏體鋼制成高壓(控制）閥的主體或高壓噴射器的主體，需要采用 機械加工、鉆孔或它們的組合。因此，這些零件的橫向切口端部也易于受侵蝕。
[0246] 由此，本發(fā)明在這方面涉及將如上所述的根據(jù)本發(fā)明的物品，或通過如上所述的 方法制得的物品，用作尿素制造設(shè)備的部件的構(gòu)造材料。其中該部件旨在與氨基甲酸鹽溶 液接觸，并包括一個或多個機加工表面。
[0247] 在一個實施方式中，所述作為構(gòu)造材料的用途通過如下方式實現(xiàn)：制造根據(jù)本發(fā) 明的物品，使得該物品在極大程度上或精確地具有它將用于構(gòu)造的部件的形狀。通常，如就 液體分配器而言（或者還在雷達錐中以及在閥主體中），這可意味著形狀是預定的，并且僅 需要在通過HIP制得的物品中鉆出孔即可。或者，所制得的物品僅為塊(或任何其他不同的 形狀），在此基礎(chǔ)上所需的最終部件可通過采用各種機械加工技術(shù)制得，所述機械加工技術(shù) 例如車削、車螺紋、鉆孔、鋸削和銑削，或它們的組合，例如銑削或鋸削然后鉆孔。這可特別 適用于最終部件具有相對簡單形狀的情況，例如閥主體。
[0248] 在另外的方面，本發(fā)明還涉及上述部件。具體地講，這是指選自液體分配器、暴露 于腐蝕性液體的儀器外殼(例如，雷達錐、閥主體或噴射器主體)的部件。優(yōu)選地，本發(fā)明提 供了用于尿素制造設(shè)備中的氨基甲酸鹽汽提器的液體分配器，該液體分配器為根據(jù)上述定 義的發(fā)明、在所述實施方式的任一項中的物品，或者通過發(fā)明的上述方法、在所述實施方式 的任一項中制造的、的物品。
[0249] 應(yīng)當理解，本發(fā)明為尿素設(shè)備的構(gòu)造提供了特別的益處。在這方面，本發(fā)明因此還 涉及用于生產(chǎn)尿素的設(shè)備。所述設(shè)備包括高壓尿素合成區(qū)段，該高壓尿素合成區(qū)段包括反 應(yīng)器、汽提器和冷凝器，其中所述汽提器包括如上文所述的根據(jù)本發(fā)明的液體分配器。相似 地，本發(fā)明提供了包括一個或多個其他部件的尿素設(shè)備，所述一個或多個其他部件可通過 使耐腐蝕性雙相鋼經(jīng)受(特別如上文所定義)HIP而獲得。此類部件具體地講是雷達錐或(控 制）閥以及噴射器的主體。
[0250]尿素設(shè)備可以是所謂的"基層"（grass-root)設(shè)備，即全新構(gòu)造的設(shè)備。然而，還發(fā) 現(xiàn)本發(fā)明在涉及改進用于生產(chǎn)尿素的現(xiàn)有設(shè)備時，特別是在現(xiàn)有設(shè)備已被制成例如在如下 部件中采用耐腐蝕性雙相鋼的情況下，具有特殊用途并提供極大益處，所述部件尤其是指 在此類設(shè)備的高壓合成區(qū)段中，在所述設(shè)備工作的高腐蝕性條件下，與高腐蝕性氨基甲酸 鹽接觸的部件。如上文或下文定義的經(jīng)HIP處理的鐵素體奧氏體鋼合金不僅可用于以傳統(tǒng) 的完全奧氏體不銹鋼構(gòu)造的現(xiàn)有設(shè)備，還可用于使用高反應(yīng)性材料諸如鈦或鋯構(gòu)造的設(shè) 備。
[0251] 在這方面，本發(fā)明提供了改造現(xiàn)有的尿素生產(chǎn)設(shè)備的方法，所述設(shè)備包括汽提器， 該汽提器的管道和液體分配器由耐腐蝕鐵素體-奧氏體鋼制成，所述耐腐蝕性鐵素體-奧氏 體鋼按重量百分比計包含：
[0252] C 0-0.05；
[0253] Si 0-0.8；
[0254] Μη 0-4.0;
[0255] Cr 26-35；
[0256] Ni 3.0-10；
[0257] Mo 0-4.0 ；
[0258] N 0.30-0.55；
[0259] Cu 0-1.0；
[0260] ff 0-3.0；
[0261] S 0-0.03；
[0262] Ce 0-0.2；
[0263] 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì);該方法包括用如上文或下文所述根據(jù)本發(fā)明的 液體分配器替換原來的液體分配器，根據(jù)本發(fā)明的液體分配器即可通過使耐腐蝕性雙相鋼 經(jīng)受(特別如上文所定義)熱等靜壓而獲得的液體分配器。在一個相似方面，本發(fā)明還涉及 通過用根據(jù)本發(fā)明所述的部件替換任何所需的由耐腐蝕性鐵素體-奧氏體鋼制成的部件來 改造上述現(xiàn)有尿素設(shè)備。這尤其是指包括一個或多個機加工表面的部件，并且優(yōu)選地選自 液體分配器、雷達錐和閥主體。
[0264] 明確預見到的是，本發(fā)明在如上文所述的所有方面(包括但不限于作為尿素制造 設(shè)備部件的構(gòu)造材料的應(yīng)用，并且包括但不限于改造現(xiàn)有尿素生產(chǎn)設(shè)備的方法)可參照如 上文或下文所述的針對鐵素體-奧氏體合金元素組成提到的所有實施方式來實現(xiàn)。
[0265] 結(jié)合上述設(shè)備的主要高壓合成區(qū)段部件對該設(shè)備進行了描述。技術(shù)人員充分了解 此類設(shè)備中通常存在哪些部件，以及這些部件相對于彼此布置和相互結(jié)合的方式。參考《烏 爾曼工業(yè)化學百科全書》2012年第37卷第657-695頁。
[0266] 在本說明書中討論實施方式時，根據(jù)本發(fā)明可明確預見此類實施方式的組合，在 單獨討論時也同樣如此。
[0267] 參考下文中討論的非限制性附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步說明。在實施例 中，鐵素體-奧氏體合金大體按如下步驟經(jīng)受熱等靜壓(HIP):
[0268] 在第一步中，提供模殼。模殼也稱為模具或膠囊，其限定最終物品的形狀或輪廓的 至少一部分。模殼可由鋼板(例如焊接在一起的鋼板)制成。
[0269] 在第二步中，以粉末混合物的形式提供如上文或下文所定義的合金。應(yīng)當理解，所 述粉末混合物包含不同粒度的顆粒。
[0270] 在第三步中，將粉末倒入限定物品形狀的模殼中。
[0271] 在第四步中，使經(jīng)填充的模殼在預定溫度、預定等靜壓力下經(jīng)受HIP并持續(xù)預定時 間，使得合金的顆粒彼此冶金結(jié)合。
[0272] 實施例1
[0273] 在該實施例中，提供了通過不同制造方法制成的鐵素體-奧氏體合金樣品。對這些 樣品的微觀結(jié)構(gòu)進行研究。
[0274] 選出五份樣品。其中四份樣品為Safurex級，剩余一份為通過HIP方法制成的SAF 2507(不包括Sandvik)級。樣品列表可見于表1。
[0275] 表1-研究所用樣品列表

[0278] 由提到的樣品制備金相試樣。根據(jù)ASTM E 3-01[1](采用適于較硬材料的制備方 法2)制備試樣。沿不同方向從每份樣品上切出三個切面:根據(jù)ASTM E 3中提到的建議指示 的橫切面、徑向縱切面和切向縱切面。在改性的Murakami試劑中蝕刻試樣最多30秒，由此將 鐵素體相染色。通過將30g Κ0Η和30g K3Fe(CN)6混合到60mL H20中來制備蝕刻劑，并在使用 前使其冷卻至室溫(20°C)。
[0279] 根據(jù)以下非限制性實施例制備樣品2。如上文或下文所定義的合金經(jīng)氣體霧化形 成球狀粉末顆粒，所述球狀粉末顆粒經(jīng)過篩使得粒度小于500μπι。將預合金粉末傾注到由焊 接金屬片組成的模殼中。將填充的模具抽成真空，之后通過焊接密封該模具。然后，將模具 置于可加熱的壓力室中，即熱等靜壓室(HIP室）中。用氬氣將加熱室加壓至1000巴等靜壓 力。將該室加熱至約1150°C，并且使樣品在該溫度下保持2小時。HIP后，在提供所需相平衡 的溫度下對經(jīng)HIP處理的部件進行熱處理，所述相平衡溫度可在合金的相圖中獲得。熱處理 進行2小時，然后立即在水中驟冷。熱處理后，通過機械加工除去模具。
[0280] 在制備的試樣上執(zhí)行三種不同的測量：
[0281] 1.奧氏體間距，根據(jù)2008年DNV-RP-F112第7章[2]進行測定。圖片以延長的方向水 平取向，而進行測量的線在圖片中為豎直取向。
[0282] 2.奧氏體間距比，定義為平行于延長方向測定的奧氏體間距與垂直于延長方向測 定的奧氏體間距之間的比率(常規(guī)方法是垂直于延長方向測量奧氏體間距）。根據(jù)DNV-RP-F112進行測量，伴有因?qū)γ總€試樣僅使用一個框架而導致的偏差。
[0283] 3.奧氏體相平均長寬比。根據(jù)下列步驟測定奧氏體相平均長寬比：
[0284] a.使用用于奧氏體間距(DNV-RP-F112)的框架類型。
[0285] b.把交叉網(wǎng)格投射到圖像上，得到20到40個網(wǎng)格交叉點。
[0286] c.隨機選出10個網(wǎng)格交叉點，使得網(wǎng)格交叉點能夠被清楚地確定為位于奧氏體相 中。
[0287] d.對于這10個交叉點中的每一個，通過測量奧氏體相的長度和寬度來測定10個相 中的每一個的奧氏體相長寬比，其中長度是在相界的兩點之間畫直線時可得的最長連續(xù)距 離(其中相界從鐵素體相過渡到奧氏體相，或反之）；寬度被定義為同一相中垂直于所述長 度測得的最長連續(xù)距離。
[0288] e.由測得的10個奧氏體相長寬比的奧氏體相長寬比的數(shù)值平均值，計算奧氏體相 平均長寬比。
[0289] 表2中給出了用于測量不同金相試樣的放大倍率和網(wǎng)格距離。
[0290] 上述方法也可用于測量鐵素體相和鐵素體-奧氏體相。如果(例如)將鐵素體-奧氏 體相用于上述方法中，則得到的結(jié)果將與表2中所公開的結(jié)果具有相同數(shù)量級。
[0291] 表2放大倍率和網(wǎng)格距離
[0293] 圖1至圖5分別示出樣品1至5中每個樣品的每個金相試樣的圖片。其中，每組圖示 出三張圖片(上、中和下），與上述三個切面(橫切面、徑向縱切面和切向縱切面)相對應(yīng)。
[0294] 在四個機架上測量奧氏體間距，每個機架上最少進行50次測量。使用時，垂直于延 長方向測量奧氏體間距。在所有試樣上，于機架中豎直測量奧氏體間距。機架相對于微觀結(jié) 構(gòu)的取向在所有情況下都與圖1至圖5呈現(xiàn)的圖片中可見的取向相同。由測量值得出的平均 值示于表3中。通過除以在垂直方向上測定的奧氏體間距，計算奧氏體間距比。首先，以與常 規(guī)奧氏體間距測量相同的方式，在圖片中，豎直測量奧氏體間距。然后，在相同圖片中對應(yīng) 于與延長方向平行的方向，水平測量奧氏體間距。豎直測量所得的結(jié)果可見于表4,水平測 量所得的結(jié)果可見于表5。
[0295] 平行于微觀結(jié)構(gòu)延長方向所得的測量值與垂直于微觀結(jié)構(gòu)延長方向所得的測量 值之間的奧氏體間距比示于表6中。
[0296] 奧氏體相長寬比測量所得的結(jié)果示于表7中。結(jié)果以奧氏體相平均長寬比表示，其 中該值為各個金相試樣的十個測量值的數(shù)值平均值。
[0297] 奧氏體間距測量值表明，經(jīng)HIP處理的材料在三個方向上具有相似的奧氏體間距， 從這種意義上來講，經(jīng)HIP處理的材料比例如管類產(chǎn)品更具有各向同性。
[0298] 奧氏體間距比表明，與常規(guī)制成的Safurex相比，經(jīng)HIP處理的材料具有更具各向 同性的微觀結(jié)構(gòu)(相分布）。
[0299] 奧氏體相平均長寬比測量的結(jié)果表明，具有各向同性相分布的金相試樣(例如經(jīng) HIP處理的試樣和橫向試樣)都具有低于3的值。各向異性分布的試樣具有高于3的值，并且 在很多情況下比那些值還高。
[0300] 表3奧氏體間距測量的結(jié)果
[0302] 表4奧氏體間距測量的結(jié)果(豎直)

[0306] 表6平行于微觀結(jié)構(gòu)延長方向進行測量和垂直于微觀結(jié)構(gòu)延長方向進行測量得至lj 的結(jié)果
[0308]表7奧氏體相平均長寬比。該值為各個試樣的10個測量值的數(shù)值平均值。
[0310] 實施例2
[0311] 提供了Safurex級鋼的兩個檢測樣品。這些樣品為半環(huán)，其上鉆有三個孔，代表用 于液體分配器的典型構(gòu)造。
[0312] 根據(jù)本發(fā)明通過HIP方法制備樣品2HIP。對棒材進行熱擠出，然后通過皮爾格式冷 乳形成管，從而以常規(guī)方式制備樣品2REF。
[0313] 使這些樣品經(jīng)受Streicher腐蝕試驗。在本領(lǐng)域中，Streicher試驗已知是測定材 料耐腐蝕性的標準化試驗（ASTM A262-02: Standard Practices for Detecting Susceptibility to Intergranular Attack in Austenitic Stainless Steels； practice B:Sulfate-Sulfuric Acid Test(ASTM A262-02:檢測奧氏體不銹鋼晶間腐蝕敏 感度的標準實施規(guī)范;實驗B:硫酸鹽-硫酸試驗））。
[0314]隨后，由樣品獲得微量制備物。在這些樣品中，沿兩個相互垂直的方向測定奧氏體 間距(根據(jù)DNV-RP-F112)和奧氏體長寬比。所述兩個互相垂直的方向在圖6中示出。其中： [0315] L =縱向(輥乳或皮爾格式乳制方向）
[0316] T =轉(zhuǎn)移方向（垂直于輥乳或皮爾格式乳制方向）
[0317]橫截區(qū)域1(CA1)垂直于Τ方向 [0318] 橫截區(qū)域2(CA2)垂直于L方向
[0319]表8中給出了關(guān)于材料減重與選擇性腐蝕的結(jié)果。本發(fā)明的經(jīng)HIP處理的材料表現(xiàn) 出的重量損失明顯更小，并且選擇性腐蝕低得多。
[0320]圖7中的顯微圖像示出兩種樣品的橫截面區(qū)域1(CA1)，其中：
[0321] (a)為樣品 2HIP;
[0322] (b)為樣品 2REF。
[0323] 圖片清楚地顯示，試驗條件對樣品2HIP的影響幾乎不可見，而樣品3REF受到了明 顯的損壞。
[0324] ^8
[0326] 實施例3
[0327] 如實施例2所述制備兩種樣品。
[0328] 根據(jù)本發(fā)明通過HIP方法制備樣品3HIP。對棒材進行熱擠出，然后通過皮爾格式冷 乳形成管，從而以常規(guī)方式制備樣品3REF。
[0329] 使樣品經(jīng)受尿素生產(chǎn)中常會遇到的條件。因此，將樣品浸沒在包含尿素、二氧化 碳、水、氨氣和氨基甲酸銨的溶液中。條件如下： N/C 比： 2.9 溫度： 210 r
[0330] 壓力: 260 巴 暴露時間： 24 小時 氧含量<0.01%
[0331] 隨后，如實施例2所述由樣品獲得微量制備物。再次如圖6所示，在這些樣品中，沿 兩個相互垂直的方向測定奧氏體間距(根據(jù)DNV-RP-F112)和奧氏體長寬比。
[0332] 表9中給出了關(guān)于材料減重與選擇性腐蝕的結(jié)果。本發(fā)明的經(jīng)HIP處理的材料表現(xiàn) 出的重量損失明顯更小，并且無選擇性腐蝕。
[0333] ^9

【主權(quán)項】
1. 一種物品作為尿素生產(chǎn)設(shè)備部件用構(gòu)造材料的用途，所述物品能通過使鐵素體-奧 氏體鋼合金粉末經(jīng)受熱等靜壓獲得，其中所述鐵素體-奧氏體鋼粉末按重量百分比計包含： C 0-0.05； Si 0-0.8； Μη 0-4.0； Cr 26-35； Ni 3.0-10； Mo 0-4.0; N 0.30-0.55； Cu 0-1.0； ff 0-3.0； S 0-0.03； Ce 0-0.2； 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其中所述部件旨在與選自氨基甲酸鹽溶液的流體以 及包含氨氣和二氧化碳的氣體接觸，尤其是如在冷凝條件下存在于所述設(shè)備的合成區(qū)段中 的，并且其中所述部件包括通過使用某種技術(shù)對所述物品進行處理而形成的一個或多個表 面，所述某種技術(shù)選自機械加工、鉆孔和它們的組合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用途，其中在所述鐵素體-奧氏體鋼合金中，使用根據(jù)ASTM E 3-01的樣品制備方法按照DNV-RP-F112第7章所述對樣品進行測定得到的奧氏體間距小于 20μηι;并且其中選自奧氏體相平均長寬比中的最大奧氏體相平均長寬比小于5,所述奧氏體 相平均長寬比根據(jù)需要在樣品的三個橫截面中測得，所述橫截面在樣品的三個垂直平面上 取得;所述奧氏體相平均長寬比通過下列步驟測定： i .制備所述樣品的橫切表面； i i .在旋轉(zhuǎn)圓盤上，先使用粒度6μηι的金剛石研磨膏，再使用粒度3μηι的金剛石研磨膏對 所述表面進行拋光，得到拋光表面； iii. 使用Murakami試劑在20°C下蝕刻所述表面最多30秒，從而使鐵素體相顯色，所述 試劑通過如下方式提供:將30g氫氧化鉀與30g K3Fe(CN)6混合于100mL H20中，制得飽和溶 液，在使用前使所述溶液冷卻至室溫； iv. 在光學顯微鏡下觀察處于蝕刻狀態(tài)的所述橫切表面，選擇的放大倍率要能辨認得 出相界； v. 把交叉網(wǎng)格投射到圖像上，其中所述網(wǎng)格的網(wǎng)格距離適于觀察奧氏體-鐵素體相界； vi .在所述網(wǎng)格上隨機選擇至少十個網(wǎng)格交叉點，以確定所述網(wǎng)格交叉點位于奧氏體 相內(nèi)； vii.在所述十個網(wǎng)格交叉點的每一個處，通過測量所述奧氏體相的長度和寬度來確定 所述奧氏體相的長寬比，其中所述長度是在相界上的兩點之間畫直線時得到的最長連續(xù)距 離，所述相界是從奧氏體相過渡到所述鐵素體相的邊界;并且其中所述寬度被定義為同一 相中垂直于所述長度測得的最長連續(xù)距離； 由測得的所述十個奧氏體相長寬比的所述奧氏體相長寬比的數(shù)值平均值，計算所述奧 氏體相平均長寬比。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用途，其中進行測量的所述樣品的至少一個維度大于5mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的用途，其中所述合金的元素組成按重量百分比計 包含： C 0-0.030； Μη 0.8-1.50； S 0-0.03； Si 0-0.50； Cr 28.0-30.0； Ni 5.8-7.5； Mo 1.50-2.60； ff 0-3.0； Cu 0-0.80； N 0.30-0.40； Ce 0-0.2； 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的用途，其中所述元素組成按重量百分比計包含： C 0-0.03； Si 0-0.5； Μη 0.3-1； Cr 29-33； Ni 3-10； Mo 1.0-1.3； N 0.36-0.55； Cu 0-1.0； ff 0-2.0； S 0-0.03； Ce 0-0.2； 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)，所述鐵素體含量為30體積％至70體積％。6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項所述的用途，其中所述奧氏體間距小于15μπι，例如在8至 15μπι范圍內(nèi)。7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的用途，其中所述部件選自液體分配器、雷達錐、 (控制）閥和噴射器。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用途，其中所述一個或多個表面為液體分配器的鉆孔。9. 用于尿素制造設(shè)備中的汽提器的液體分配器，所述液體分配器為權(quán)利要求1至7中任 一項所定義的物品。10. -種用于生產(chǎn)尿素的設(shè)備，所述設(shè)備包括一個或多個部件，所述一個或多個部件通 過使權(quán)利要求1至7中任一項所定義的物品經(jīng)受某種加工技術(shù)而制成，所述加工技術(shù)選自機 械加工、鉆孔和它們的組合。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述部件選自液體分配器、雷達錐、（控制）閥和 噴射器。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，所述設(shè)備包括高壓尿素合成區(qū)段，所述高壓尿素合成 區(qū)段包括汽提器，其中所述汽提器包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求9所述的液體分配器。13. -種改造現(xiàn)有尿素生產(chǎn)設(shè)備的方法，所述設(shè)備包括選自液體分配器、雷達錐、（控 制）閥和噴射器的一個或多個部件，所述方法包括用相應(yīng)替換部件替換一個或多個所述部 件，所述替換部件為權(quán)利要求1至6中任一項所定義的物品。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述替換部件經(jīng)歷了加工技術(shù)，所述加工技術(shù)選 自機械加工、鉆孔及它們的組合。15. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中所述待替換的部件是由鐵素體-奧氏體鋼合 金制成的物品，所述鐵素體-奧氏體鋼合金具有如權(quán)利要求1、3或4中任一項所定義的元素 組成并且經(jīng)歷了加工技術(shù)，所述加工技術(shù)選自機械加工、鉆孔及它們的組合。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述現(xiàn)有設(shè)備包括汽提器，所述汽提器的管道和 液體分配器由所述鐵素體-奧氏體合金制成，所述方法包括將所述液體分配器替換為根據(jù) 權(quán)利要求9所述的液體分配器。
【文檔編號】F28F21/08GK105940130SQ201480074253
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2014年12月23日
【發(fā)明人】L·拉松, D·古爾貝里, U·基維薩科, M·奧斯特倫, A·A·A·希爾德爾
【申請人】斯塔米卡邦有限公司