稀土合金钢09Cr2AlMoRE选材导则
稀土合金钢09Cr2AlMoRE选材导则
09Cr2AlMoRE是在抗H2S专用低合金钢12Cr2AlMoV的基础上，发展起来的高科技新钢种，具有优良的耐腐蚀性能。09Cr2AlMoRE
钢管材和锻件已于2001年5月9日通过了全国压力容器标准化委员会的技术评审，板材也将于年底申报评审。目前可以为用户提供换热器、空冷器、塔器、塔盘和容器等产品。
本着为产品和用户负责的态度，特制定本导则。 一．09Cr2AlMoRE与12Cr2AlMoV相比，特点如下：
1. 09Cr2AlMoRE板材及焊缝的冲击韧性(AKV)比12Cr2AlMoV提高40%以上。 2. 09Cr2AlMoRE焊接性能明显改善，预热温度和热处理温度均比12Cr2AlMoV低。 3.具有优良的耐腐蚀性能，在3%HCl、80℃;
50%H2SO4、70℃以及在979ppmH2S、100℃的模拟腐蚀试验中，09Cr2AlMoRE均比12Cr2AlMoV和不含稀土的08Cr2AlMo优越得多（见荆门石化研究院腐蚀试验报告）。经720小时H2S恒载荷应力腐蚀试验，09Cr2AlMoRE恒负荷拉伸应力腐蚀试验的临界拉伸断裂应力值σth=0.75σs,远高于美国腐蚀工程师协会NACE MR0177-96中规定的σth≥0.45σs的要求。
4.目前已开发出与09Cr2AlMoRE相匹配的氩弧焊丝、焊条、埋弧自动焊焊丝，而12Cr2AlMoV只能选用并不十分配套的热317焊条。
由于换热器管头用手工电弧焊的潜在缺陷较多，故目前均改为自动氩弧焊或手工氩弧焊焊接，两遍成型。焊接型式分平焊和角焊两种：平焊为第一遍自熔，第二遍填丝，其熔深可达到3mm；角焊为两遍填丝成型，焊肉高度为3~4mm。
二．09Cr2AlMoRE选材导则： 1. 液体介质中的Cl－：
09Cr2AlMoRE适应在100℃以上 Cl－≤200ppm；40℃以下Cl－≤4000ppm的环境中使用 ，Cl－对钢材的腐蚀形态表现为点蚀和坑蚀，奥氏体不锈钢如18-8、321、316L都对 Cl－极为敏感，即使10 ppm以下也容易导致应力腐蚀开裂。而
09Cr2AlMoRE在Cl－存在的情况下仍具有良好的抗应力腐蚀性能，但 Cl－含量
过高会导致腐蚀增加，具体表现为点蚀增多、冲蚀加重。此外,温度对Cl－的腐蚀影响极大，温度越高腐蚀越重。如在200ppm Cl－、130℃的腐蚀环境中，
09Cr2AlMoRE换热器管束仅可用两年；在2000~3000ppm Cl－、30℃的海水腐蚀环境中09Cr2AlMoRE换热器管束竟可用三年以上。当Cl－和H2S共同存在时，Cl－会对H2S和铁Fe所产生的FeS膜产生侵蚀作用，相互促进而加剧腐蚀。
09Cr2AlMoRE在炼油装置常减压塔顶的相似环境HCl-H2S-H2O中（Cl
－:150~200ppm、H2S≤300ppm、130℃），U形管管束可用2年左右。为减少管箱流体对管头的直接冲刷，应在管箱中设置分布式缓冲装置。 2.液体介质中的H2S： 09Cr2AlMoRE
适应在任何浓度的H2S腐蚀环境中使用。液体中的H2S并不是含量越高腐蚀越严重。在H2S≤10000ppm时，腐蚀随浓度的增加而腐蚀加剧，当H2S≥10000ppm时腐蚀与10000ppm的腐蚀速率是一致的，即H2S液体介质中10000ppm的腐蚀速率是最高的。H2S对09Cr2AlMoRE的腐蚀表现为缓慢的均匀腐蚀形态。但重沸器H2S汽泡状态的选材应慎重（见第6条内容）。
3.液体介质中HCN: 09Cr2AlMoRE 适应在HCN≤500ppm腐蚀环境中使用。当液体介质中 HCN≥20ppm时腐蚀明显增加。HCN对H2S和铁Fe所产生的FeS膜产生侵蚀作用，相互促进而加剧腐蚀。09Cr2AlMoRE在催化吸收稳定系统（HCN- H2S- CO2-H2O）比碳钢高5倍以上。
4.液体介质中CO2：09Cr2AlMoRE适应在任何浓度的CO2低温（≤120℃）腐蚀环境中使用。在液体介质中CO2的腐蚀并不严重，干气状态的CO2几乎没有腐蚀。但液体介质中CO2在60℃以上随温度的增加，腐蚀有加剧的倾向。但在制氢装置脱碳系统的重沸器上禁用09Cr2AlMoRE，因为在该部位同时存在碳酸钾碱溶液的空泡腐蚀和冲刷腐蚀。
5.甲基二乙醇胺（MDEA）: 09Cr2AlMoRE 适应在90℃以下MDEA腐蚀环境中使用。 甲基二乙醇氨胺（MDEA）或乙醇氨(RNH2)高于100℃时，容易与氧气(O)发生反应部分转化为甲酸，冲刷腐蚀相当严重，均匀腐蚀也明显增大，且高于90℃时易产生氨的碱脆， 应慎用。液体中的甲基二乙醇胺（MDEA）和乙醇胺(RNH2)低于90℃时腐蚀并不明显。
6.在重沸器中，管内为蒸气，管外有 MDEA、RNH2或H2S存在的情况下，壳程中有气相存在时会产生严重气泡沸腾的爆炸-活化腐蚀，也叫空泡腐蚀，气泡率越高腐蚀越严重，18-8不锈钢在此部位也是不安全的。设计时在考虑换热面积允许的情况下，应取消上部气相段的排管，或改变壳体的结构，使工作中的管子全浸在液面以下。
7.在循环水中，主要腐蚀源为溶解氧在水相和垢相中的浓差电池所产生的氧的去极化腐蚀，以及水中Cl－的侵蚀和应力腐蚀，有些循环水中Cl－的浓度超过200ppm, 在管子与管板的缝隙中浓缩的Cl－有可能超过1000ppm,虽然温度不
高，腐蚀危害依然较大，因此将会造成管头焊缝外的缝隙腐蚀和焊缝表面的冲刷腐蚀。一般碳钢失效最为普遍的腐蚀部位表现为管头焊缝的大面积泄露，而09Cr2AlMoRE在相同腐蚀环境中可比碳钢的使用寿命提高3倍以上。 三．09Cr2AlMoRE作为耐腐蚀用材的局限性：
任何一种产品都不是万能的，总有其自身的局限性。尽管09Cr2AlMoRE的耐腐蚀性能良好，但由于仍属低合金钢种，其良好的耐腐蚀性能仍然是有限的。它可以克服不锈钢所不能解决的应力腐蚀危害，但在高温硫腐蚀介质中，它的耐高温硫S腐蚀性能和耐冲刷腐蚀性能是不如不锈钢的，只是比碳钢好5倍左右,其良好的耐腐蚀性能只是相对而言的。
在环烷酸（RCOOH）高温≥230℃的腐蚀环境中亦应谨慎使用，该钢于2000年6月在新疆独山子炼油厂高温环烷酸环境中试用3台换热器管束，使用时间刚好1年，目前正在密切关注之中。
注：在本导则所未涉及的腐蚀环境请慎用。但作为试用，可以共同探讨，双方共担风险，并签定共担风险协议。
附1.常温机械性能和高温许用应力
表1
09Cr2AlMoRE的机械性能 σs (Mpa) ≥300 ≥250 σb (Mpa) 450~600 400~550
09Cr2AlMoRE 锻件 管材 δ5 (%) ≥21 ≥25 Akv( J ) ≥45 --- 表2
09Cr2AlMoRE的许用应力
温度℃ 20 100 150 200 250 300 350 400 450 215、225 σs (MPa) 350、355 345、350 335、325 315、325 295、305 300、310 275、285 255、250
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