双相钢在石化工业领域的应用与展望
石化工业包括油气钻探、开采、输送、储备、加工、转化、产品库存等多个环节， 每个环节又通过不同工艺和特定的装备来完成。石化装备和材料的服役环境不但复杂，而且也非常苛刻，面临着高载荷、高冲击、高磨耗、高腐蚀、高温、高压、交变疲劳、低温、超低温、烧蚀磨蚀等复杂的服役环境，除此之外，还要满足低成本、易加工、易焊接等技术经济性要求。
双相不锈钢由于其独特的组织特点，将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能相结合，使得双相不锈钢兼具两相的优点，在石化工业领域内获得越来越广泛的应用，并将随着石化工业的发展和双相钢研发制造技术的不断进步，双相钢在石化工业领域的运用将越来越广泛。
1、双相钢在石化工业领域运用的历程
双相不锈钢发展与应用开始于20世纪30年代，其发展已经历经三个阶段，第一代双相不锈钢含高铬、钼，耐局部腐蚀性能好，但含碳量较高，因此焊接时失去相平衡，沿晶界析出碳化物导致耐蚀性及韧性下降，焊后必须经过热处理，一般用于铸件，在应用和发展上受到限制，在此阶段，双相钢尚未在石化工业中得到运用。70年代以来，随着二次精炼技术AOD和VOD等方法的出现和普及以及连铸技术的发展，容易冶炼出超低碳的钢，改进了第一代双相不锈钢的缺点，开发了新的应用领域，我国开始在炼油装置的常减压、催化裂化等关键部位采用进口双相钢设备，并由此开始，双相钢在我国石化工业领域逐步得到推广和运用。
80年代中后期发展的超级双相不锈钢是属于第三代双相不锈钢，这类钢的特点是含碳量低，含高钼和高氮，钢中铁素体含量40%～50%，此类钢具有优良的耐孔蚀性能，较高的机械强度，并在石化工业领域得到广泛地应用。
进入21世纪以来，双相不锈钢的发展呈现两种发展趋势。一方面通过进一步提高钢中合金元素含量以获得更高强度和更加优良的耐蚀性；另一方面转向开发低镍含量且不含钼或仅含少量钼的经济型双相不锈钢，以降低双相不锈钢的成本，并显著改善双相不锈钢的热加工性和焊接性，从而增加双相不锈钢与其他类型不锈钢的竞争优势。
随着双相不锈钢在国际上的不断发展，以及国内相关技术不断的进步和生产装备的持续改进，双相不锈钢在石化工业领域的运用得到快速的发展，促进了我国双相钢品种、规格、数量和技术进步的快速发展。
在炼油和化工装置中的运用
在常减压装置中的应用：主要用于减压塔一、二级抽空冷却器、塔内构件及常顶空冷器和减顶冷凝冷却器衬里或管束中。
在催化裂化装置中的应用：在催化裂化装置的吸收、解析塔以及此部位的换热器采用DSS复合衬里或管束，可以解决HCN-H2S-H2O系的腐蚀问题。
在高压加氢装置中的应用：高压加氢装置换热器，解决这些设备处于H2S-H2-NH3-H2O并含有Cl-的腐蚀环境腐蚀问题。
多种反应器中的应用：甲醇反应器、氯乙烯氧氯化反应器、给水加热器、已内酰胺厂再热器、对苯二甲酸厂换热器、海水换热器等。在化肥工业中汽提塔工艺管线、泵、阀等关键设备的应用，解决CO2和胺腐蚀的问题。
在油气集输和储运方面的运用
在石油天然气工业中的应用：用在天然气的工艺管线和输送管道以及天然气净化厂的部分换热器管束上。解决在天然气的加工过程中，介质中所含有大量H2S、CO2和Cl-甚至很高的Cl-酸性环境的腐蚀问题。
油气集输：采用双相不锈钢材料，解决Cl-、CO2和部分H2S环境的腐蚀问题。
在油气勘探开发方面的运用
在油气开采中的应用：22Cr及25Cr双相及超级双相不锈钢油套管，适用于C O 2分压大于0.02MPa、并含有氯化物和H2S的腐蚀油井环境。
海洋油气工业中的应用：近海油气开发是双相不锈钢应用的重要领域，双相不锈钢不但被用于海洋采油工业，还被用于海底输送管束及电缆连接管等，其应用前景很大。
2、双相钢在石化工业领域运用中需进一步解决的问题
标准方面的问题。目前，国内尚未有针对石化工业的双相钢生产、加工、制造、检验、检测标准，双相钢的板、管、锻、棒、焊材的标准不完善，不统一，标准问题制约了双相钢在石化工业领域的推广和运用。国内双相钢生产工艺的稳定性和成材率需进一步提高，品种规格的覆盖率还需进一步拓宽。双相钢焊接工艺技术的研究需进一步加大，双相钢焊缝质量问题已经成为双相钢设备和材料故障的主要成因。适用于石化工业的经济型和复合型双相钢的研发步伐需进一步加快，双相钢性能评价基础数据的积累需进一步加强。
3、双相钢在石化工业运用展望
我国石化工业进入了以转型发展、提质增效、绿色发展为主要特征的新的发展阶段，“一带一路”国际产能合作和《中国制造2025》战略的实施必将为双相钢的研发创新带来新动力。原油的劣质化，化工原料的多元化，石化产品的多样性是石化工业的发展趋势，以天然气、煤制气为原料的气化工业将快速发展，天然气、页岩气的开采与集输，现有石化装置的升级改造，煤化工，大型芳烃，精细化工等工程项目的建设以及石化装置安全、环保、长周期的运行将给双相钢的发展带来机遇与挑战。
（1）亟待开发强度更高、耐蚀性更优的超级双相不锈钢，以满足海洋环境油气的开采与集输。
（2）加大双相钢以及复合管性能评价和基础数据的研究力度，优化生产、加工、制造工艺，提升质量稳定性，满足开采涉酸气田天然气的集输需要。
（3）提高双相钢板、管、锻、棒的配套能力与水平，满足原油劣质化、原油深度加工、装置大型化带来的对双相钢的需求。
（4）完善双相钢标准体系，加大宣传推广力度，大力推进双相钢在煤化工设备与管道工程建设中的运用。
（5）加快研发在CO2和H2S共存的环境下，当温度高于200℃，Cl-含量很高时，用于深井的110级、125级双相不锈钢油井管的研发进程，为西部油气开发奠定装备与材料的保障基础。
（6）加快经济性双相钢的研发和推广力度，进一步提升双相钢在石化工业领域的性价比优势，助力我国石化工业竞争水平的提高。
奥托昆普不锈钢公司为内华达太阳能光伏电站提供经济双相不锈钢
奥托昆普不锈钢公司又从美国内华达州Tonopah的创新型企业Crescent Dunes太阳能光伏电站获得了一份供货合同。除了向Crescent Dunes太阳能光伏电站提供650t的热轧不锈钢厚板外，奥托昆普不锈钢公司还将提供60t经济双相不锈钢LDX21101。Tonopah Solar能源公司的太阳能光伏电站已投产，该电站可提供100MW的洁净，再生可持续能源。Crescent Dunes是同类项目中的第一个项目，由Cobra Thermosolar Plant和Solar Reserve设计，采用的是Pratt & Whitney Rocketdyne公司提供的熔盐发电塔和定日镜技术。奥托昆普不锈钢公司将提供60多吨70mm的热轧LDX2101黑钢棒材，LDX2101经济双相不锈钢是该公司的专利产品，由公司在英国的谢菲尔德钢厂提供。黑钢棒材将机加工成地脚螺栓，或太阳能板用的固定螺栓，使太阳能板在两个面旋转。“在成功向我方分包商制造的热储罐供应热轧厚板后，我们对奥托昆普不锈钢公司材料的性能非常满意，所以当我们要购买地脚螺栓用材料的供货商时，我们联系了奥托昆普不锈钢公司并要求提供报价。和以前一样，奥托昆普不锈钢公司技术合同的技术说明和可信性使我产相信产品的性能、能力和可能性，并向我们提供了决策用的所用信息。”CobraThermosolar Plant公司采购和分包主任Jose ManuelSuarez说。
Sandvik公司获重大材料输送订单
Sandvik矿山工程机械公司在南美和澳大利亚获得重大物料运输订单。合同总价值超过9.5亿瑞典克朗，合同将在2013～2015年之间实施。合同包括总长8.9km输送系统的设计和供货，其中在南美的合同包括输送能力为28500t/h铁矿石输送带两条，输送能力为9500t/h的露天矿山用的矸石输送带两条。澳大利亚的合同包括最大峰值能力为11500t/h的铁矿堆场用物料输送设备的设计、供货和交货。“系统的能力和先进程度以及出色的性能数据再次表明，Sandvik矿山工程机械公司能在连续采矿和物料运输领域为用户提供高科技解决方案。”Sandvik矿山工程机械公司负责矿山业务的Sandvik矿山工程机械公司的经理Gary Hughes说。
BREEAM小学校园采用Aperam UGITOP®不锈钢
苏格兰高地Inverness市的Milton of Leys小学的新校园采用的是Aperam UGITOP®不锈钢屋面和墙体系统。新校园由Keppies Architects公司和（提供可持续发展和BREEAM指导的）EBBA咨询公司设计，校园共有6000㎡的屋顶和墙面采用不锈钢进行覆面。该校获得BREEAM“优级”，是HighlandSchools PPP2小学之一，也是新建的十所小学之一。Aperam UGITOP®不锈钢经久耐用，表面为亚光，反射性低，重量轻，每平方米不到4kg。采用不锈钢可使建筑形式多样化，不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，机械强度高，膨胀系数低，完全可以回收利用。为了保证学校能够在2011～2012学年开始时投入使用，学校的建设周期非常紧。该校获得苏格兰高地和岛屿建筑和设计奖的最佳建筑奖。
TMK开始生产超级铬钢VIT
俄罗斯TMK钢管公司是世界上生产钢管的主要厂家之一，一直为石油和天然气行业提供管道产品，最近为亚马尔半岛的俄罗斯天然气工业股份公司（Gazprom）的Bovanenkovo凝析油气田提供了一批13CrS钢（超级铬钢）制造的真空绝热管（VIT）。数量为500直线米。超级铬钢VIT非常耐腐蚀。公司首席执行官Alexander Shiryaev先生说，在北部油田的开发中，VIT起着重要作用，可明显地改进能源效率，提高安全性能，同时可降低对环境的影响，延长油井的使用寿命。新型管道的开发生产是俄罗斯替代进口的一个范例。在过去，俄罗斯使用的这种管道全部从国外进口。目前，TMK是俄罗斯唯一一家可生产超级铬钢VIT的厂家。
作者：中国石油化工集团公司熊建新 刊登于《不锈》第73期