海水淡化用超級雙相不銹鋼
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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由于海洋的特定環(huán)境，對海洋工程材料有很多特殊要求:最主要的是耐海水腐蝕問題，因為許多水下設(shè)備往往由于腐蝕而報廢，其次是深海下密封殼體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度問題，這對于長期進(jìn)行水下作業(yè)的設(shè)備尤為重要。因此研究高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐海水腐蝕、低成本的材料以及合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選材，已成為海洋工程的關(guān)鍵技術(shù)之一。
目前國內(nèi)外常用的耐海水腐蝕不銹鋼大致分為四種類型。第一種是為奧氏體型不銹鋼，有較好的耐腐蝕性，但屈服強(qiáng)度均不大于30OMPa，個別也只有450一700MPa;第二種為鐵素體型不銹鋼，但屈服強(qiáng)度均低于30OMPa;第三種為雙相不銹鋼，屈服強(qiáng)度可達(dá)到700MPa左右;第四種是為沉淀硬化型不銹鋼，有較高的強(qiáng)度，但耐蝕性能達(dá)不到要求。從提高強(qiáng)度確保耐蝕性的思路出發(fā)，調(diào)整鋼中合金元素，特別是時效強(qiáng)化元素的含量，以期獲得強(qiáng)度)880MPa的耐海水腐蝕的新型不銹鋼。
雙相不銹鋼是指鐵素體為40一80%的鐵素體一奧氏體型不銹鋼，其化學(xué)成份一般18一28%鉻及2一5%鎳;根據(jù)不同用途添加鋁、銅、鎢、氮、妮等合金元素。高純鐵素體不銹鋼中，分別增加或同時增加鉻、鋁含量，耐海水腐蝕性大幅度增加。當(dāng)鉻達(dá)30%時，孔蝕電位急劇增加，這是因為鉻增加鈍化膜的穩(wěn)定性。當(dāng)鋼中添加2%鋁可使其在鹽酸中的耐蝕性提高30倍，若添加3.5一5%Mo，則臨界電流密度非常小，腐蝕率幾乎為零。雙相不銹鋼在海水中具有良好的抗應(yīng)力腐蝕性。因為:(l)鐵素體與奧氏體兩相組織具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，難以引起粗大的滑移。(2)鐵素體對奧氏體有電化學(xué)保護(hù)作用。(3)鐵素體組織難以引起穿晶腐蝕。此外，雙相不銹鋼還具有優(yōu)良的耐孔蝕、耐縫隙腐蝕能力。
當(dāng)前海水淡化工業(yè)正在快速增長，一半的廠現(xiàn)在中東，最常用的淡化方法有多級閃蒸法(MSF)和反滲透法(RO)，近年來，薄膜技術(shù)的進(jìn)步使RO法的使用有上升趨勢。MSF法蒸發(fā)器的冷凝器管宜采用2507雙相不銹鋼管代替鈦或銅鎳合金，閃蒸室外殼可用2205，后者已在利比亞廠采用。RO法的高壓管道和高氯化物環(huán)境的高壓泵采用2507鋼，可與含6％Mo的奧氏體鋼媲美，已用于以色列新建的Ashkelon廠。
我國曹妃甸所上的項目即是用Outokumpu供給的300~2205鋼板，制成了lOOm×25m×6m的多級閃蒸設(shè)備。通常120萬噸級的處理設(shè)備即需要1萬噸6mm厚的鋼板。我國淡水資源不足，海岸線很長，海水淡化將會提上日程，這將是雙相不銹鋼的潛在用途。