摘自《石油化工腐蚀与防护》SAF2205双相不锈钢换热器的化学清洗

SAF2205双相钢特性2.1 SAF2205的化学成分（质量分数，％）

双相不锈钢是一种集优良的耐腐蚀性、高强度和易于加工制造等优点于一身的耐蚀钢种，其物理性能介于奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢之间，更接近于铁素体不锈钢和碳钢。双相不锈钢耐氯化物孔蚀和缝隙腐蚀能力与其铬、钼、氮的含量有关，耐孔蚀和缝隙腐蚀能力与316不锈钢相似。所有双相不锈钢抗Cl-腐蚀断裂的能力均明显好于300系列奥氏体不锈钢，其强度也明显高于奥氏体不锈钢，还具有良好的塑性和韧性。其中2205占不锈钢总量80％以上。
Cr钢中铬的质量分数不少于10.5％时，铬才能形成不受大气腐蚀的稳定的铬钝化膜，不锈钢的耐蚀性随铬含量的增加而提高。铬是铁素体形成元素，当钢中铬的质量分数较高时，需加入相应多的镍才能形成奥氏体和双相组织，较高铬的质量分数也能促进金属间相的形成。通常奥氏体不锈钢中铬的质量分数为18％，而2205钢中达22%。
Mo与Cr的协同作用能提高不锈钢的抗氧化腐蚀能力。当不锈钢中铬的质量分数高于18％时，钼在氯化物环境中抗点蚀和缝隙腐蚀的能力是铬的三倍。钼是铁素体形成元素，能促进金属间相的形成，通常在奥氏体不锈钢中钼的质量分数低于7.5，在双相不锈钢中氮的质量分数低于4％。
N可提高奥氏体和双相不锈钢的抗点蚀和缝隙腐蚀能力，还能显著提高钢的强度，是最有效的固熔强化元素。N在提高钢强度的同时，还能增加奥氏体和双相不锈钢的韧性，同时延缓金属间相的形成。在具有高耐蚀性的奥氏体和双相不锈钢中加入氮，可以抵消因含高铬、高钼所带来的易形成合相的倾向。氮是强烈的奥氏体形成元素，在奥氏体不锈钢中可以部分代替镍，双相钢中一般都加入几乎达到饱和溶解度的氮量，同时加入可使之达到相平衡的镍量。铁素体形成元素铬和钼与奥氏体形成元素镍和氮需达到平衡，才能获得所期望的双相组织。
Ni是奥氏体稳定元素，铁素体不锈钢中含有少量或不含镍。双相不锈钢中镍的质量分数为4％～7％，而300系奥氏体不锈钢则在8％以上。镍在奥氏体中还可以延缓有害金属相的形成，但在双相不锈钢中镍的这种作用则远不如氮有效。奥氏体不锈钢具有极佳的韧性。
2.2  耐蚀性能
相对于标准18-8而言，在某些情况下，双相不锈钢具有非常明显的优势。因为双相不锈钢铬的质量分数高，在氧化性腐蚀环境中很有利，它又含有足够量的钼和镍，因而也能耐中等还原性环境的腐蚀。双相不锈钢中铬、钼、氮的质量分数相对较高，使之有很好的耐氯化物孔蚀和缝隙腐蚀的性能，其双相结构在可能发生氯化物应力腐蚀的场合具有优势，铁素体的质量分数在25％～30％的双相不锈钢耐氯化物应力腐蚀的能力大大优于304或316不锈钢。
（1）2205在酸的质量分数大约为15%的氧化性溶液中，性能优于许多高镍奥氏体不锈钢，在酸的质量分数至少为40％的弱还原环境中，双相不锈钢优于316和317不锈钢。
（2）耐碱腐蚀性能
由于双相不锈钢铬的质量分数高和铁素体相的存在，使其在中等温度下，耐碱性介质腐蚀的性能均好于标准奥氏体不锈钢。
（3）耐点蚀和耐缝隙腐蚀性能
在特殊氯化物环境中，每种不锈钢都有其发生点蚀和缝隙腐蚀的临界温度，高于此温度，点蚀开始发生，并且其大小在24h内即可发展为肉眼可见的程度。低于此温度则不会出现点蚀，此温度即为所谓的临界点蚀温度（CPT）。缝隙腐蚀也有一个类似的临界温度，称为临界缝隙腐蚀温度（CCT），它与试样类型、氯化物环境、缝隙形状等有关。由于缝隙的形状是随机的，很难重现，因此CCT的测量很分散，通常同种钢在同样的环境中CCT往往比CPT低15～20℃。双相不锈钢在水中有非常好的耐氯化物局部腐蚀性能，就此而言一般双相钢耐Cl-抗点蚀性要优于316不锈钢钢。
（4） 耐应力腐蚀性能方面
双相不锈钢早期的某些应用是基于它耐氯化物应力腐蚀断裂的性能。双相不锈钢表现出明显优越的抗应力腐蚀性能，如高温含氯化物的环境或存在氢致断裂的介质条件。（5）双相不锈钢良好的力学性能也是它具有优秀的抗磨损腐蚀性能的重要原因。它强度较高，在相同应力下难以产生较粗大的滑移，因此，表面膜不易破裂，二相的存在阻碍了裂纹的扩展，提高了抗磨损腐蚀性能。在受到固体颗粒冲击时，塑性较好的奥氏体还会发生马氏体相变，吸收了部分能量，减少钝化膜的破坏。
（6）pH值在7.35～10.35内，随着pH值的升高，2205在Cl-的耐点蚀性能有所下降,但在一定时间和温度范围内一般可以忽略（没有找到这方面的确切的实例和实验室数据）。

  三、综合化学清洗SAF2205双相钢管束的化学药剂的主要成分和清洗科学依据

 3.1  严格把握不发生FeS自燃和2205发生敏化是关键

     通过乙二胺四乙酸、XX酸、HPMA、苯丙三氮唑等与污垢中的金属离子产生螯合作用，同时还有碱加表面活性剂加有机溶剂的协同作用，促使焦质、沥青质乳化与增溶，能加速混合油垢的清洗。

（详细配方，略）

为有效保护好2205双相钢清洗后露出新鲜的双相钢本体，我们在碱性的钝化液中加入一定量的氧化剂，如过氧化氢（H2O2），过碳酸钠（2Na2CO3×H2O），过硼酸钠（NaBO3×4H20）与XXXX等，使部分重油垢、焦油垢中某些基团发生氧化反应，促使分子间的链键断裂，或促进垢中的有机物分解，使FeS转化为FeO和S。

3.3 本次化学清洗除垢的主要步骤

(1）润湿、渗透。由于清洗液具有较低的表面张力，当清洗液与污垢接触后，表面活性剂分子均匀整齐地排列在污垢表面，从而使清洗液充分地润湿污垢表面。由于清洗液具有较强的渗透能力，能穿过污垢表面的微小间隙进人污垢内部。
（2）乳化、分散。当清洗液进入污垢内部后，与之发生反应，形成水包油的乳液，在机械力的作用下脱离污垢本体，分散到清洗液中，达到清除污垢的目的。
（3）氧化分解。重质油垢中的油焦等物质，由于分子量较大，不容易被乳化分散，加入氧化剂后，使之氧化分解为分子量较小的物质而被乳化分散到清洗液中，一部分FeS中的二价S被氧化成高价S或硫酸盐。
（4）络合、螯合。 FeS具有较强的活性，能被螯合剂螯合，不产生H2S气体。
（5）冲洗剥离。由于清洗液的流动，使部分污垢从设备表面剥离下来。

四、施工技术具体操作方案

（略）

 五总结

综上所述，根据我们现场多年的使用经验和查询大量的国内外文献，所制定的化学清洗方案有着严格的科学依据，就是采用络合、螯合相结合的方法对SAF2205双相钢管束进行除垢清焦处理，同时也可消除壳程内FeS带来的自燃和敏化给设备造成的潜在危害。所以这是一个多效合一的一个化学清洗工艺方案。
该方案的实施效果，等待中。。。。。。。。