VOCs廢氣治理中RTO爐體選材簡析

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(diǎn)，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(yīng)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(diǎn)，后面的數(shù)字表示屈服點(diǎn)數(shù)值，單位是MPa，表示它是一種屈服點(diǎn)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(biāo)符號，即ZT和TZ 都可不標(biāo)。
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(yīng)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(dá)到0.035%以內(nèi)。
碳鋼材質(zhì)是RTO最常用的材質(zhì)，因?yàn)闋t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(yīng)用最多的一般是印刷、噴涂、涂裝、電子、橡膠、家具等行業(yè)。
當(dāng)然這些行業(yè)有可能會碰到一些弱有機(jī)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(jī)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(dá)800℃，具有加工性能好，韌性高的特點(diǎn)。

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(yīng)用廣泛的材質(zhì)，具有良好的耐蝕性、耐熱性、高溫強(qiáng)度和機(jī)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(yuǎn)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(qiáng)度已嚴(yán)重喪失，冷彎時出現(xiàn)裂紋、脆斷，腐蝕部位落地?zé)o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(yīng)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(jī)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(dá)不到860度這么高。450度時有個臨界點(diǎn)，情況如下：304不銹鋼不易保持在450-860度，因?yàn)樵?50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(yīng)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(yīng)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(yīng)用范圍
基于以上分析，在RTO行業(yè)，Q235B和304的應(yīng)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(jìn)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(dāng)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(qiáng)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(xué)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(jìn)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(diǎn)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(fù)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(xì)介紹。
來源：環(huán)保