現(xiàn)在,在海水淡化裝置中022Cr17Ni12Mo2(316L)和022Cr19Ni13Mo3(317L)等普通型不銹鋼管和銅鎳合金仍是主要用材。銅鎳合金C70600雖然具有良好的抗生物附著性能和耐縫隙腐蝕與應(yīng)力腐蝕斷裂性能,因而常用作海水管道材料,但這種材料對沖蝕腐蝕和電偶腐蝕敏感。在蒸餾法海水淡化裝置中,白銅合金常用于熱交換器管道的冷端,而熱端則常用鈦材。鈦及鈦合金耐蝕性、耐高溫性能優(yōu)異,但價格昂貴。而普通型不銹鋼,因其在海水環(huán)境中的耐蝕性有限而無法確保設(shè)備的長期可靠性。目前,普通型不銹鋼、白銅和鈦材都有被耐蝕性更好的高等級不銹鋼替代的趨勢。當(dāng)前,逐漸被推廣應(yīng)用的高等級不銹鋼(合金)主要有高合金奧氏體不銹鋼管 022Cr19Ni16Mo5N(317LMN)、015Cr24Ni22Mo8Mn3CuN、022Cr24Ni17Mo5Mn6NbN 等和雙相不銹鋼管 022Cr23Ni4MoCuN(2304)、022Cr23Ni5Mo3N(2205)等。



1. 高合金奧氏體不銹鋼的應(yīng)用情況


  N08367 不銹鋼管已廣泛應(yīng)用于反滲透工藝和多級閃蒸工藝海水淡化裝置中。N08367不銹鋼主要用來替代傳統(tǒng)的銅合金,雖然它比銅-鎳合金價格高,但其截面可以更薄,質(zhì)量更輕,因此成本更低。


  022Cr24Ni17Mo5Mn6NbN不銹鋼是一種更為經(jīng)濟(jì)的銅鎳合金替代材料,用它制造的薄壁激光焊管可用于多級閃蒸工藝裝置熱回收段蒸發(fā)室的管道。


  S32760 不銹鋼自20世紀(jì)80年代中期以來已在海水淡化系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用,但因焊縫腐蝕問題,這種材料在消防水和海水冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)過多次失效。不過,后來人們開發(fā)了可以避免焊縫處。相生成的焊接工藝后,S32760不銹鋼又逐漸廣泛應(yīng)用于反滲透工藝裝置的管道及其他部件,其中包括多級閃蒸工藝裝置的海水吸水管。


  S31254 不銹鋼是一個相對成熟的鋼種,其使用溫度甚至可以超過100℃。自從1984年首次應(yīng)用以來,S31254不銹鋼已經(jīng)在越來越多的海水淡化裝置中應(yīng)用,至今還沒有失效的報道。



2. 雙相不銹鋼的應(yīng)用情況


  近年來,雙相不銹鋼在海水淡化裝置中的應(yīng)用也越來越多,其主要原因是雙相不銹鋼含鎳較低,且具有很高的強(qiáng)度(為奧氏體不銹鋼的兩倍)和良好的耐蝕性能。雙相不銹鋼高強(qiáng)度就意味著海水淡化的容器、管道等設(shè)備可以做得更薄、更輕,價格成本也更具競爭力。與奧氏體不銹鋼相比,雙相不銹鋼具有極優(yōu)越的耐應(yīng)力腐蝕開裂性能,大大提高了這方面的耐蝕能力和安全性。雙相不銹鋼又分為以022Cr23Ni4MoCuN(2304)為代表的節(jié)約型不銹鋼、以022Cr23Ni5Mo3N(2205)為代表的普通型雙相不銹鋼和以022Cr25Ni7Mo4N(2507)為代表的超級雙相不銹鋼。其中,超級雙相不銹鋼具有很好的與015Cr24Ni22Mo8Mn3CuN超級奧氏體不銹鋼相近的耐腐蝕性能。


  當(dāng)節(jié)約型雙相不銹鋼開發(fā)出來后;為了在保證材料性能情況下獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益,后來提出了“雙-雙相不銹鋼”用材概念。即在同一裝置中,暴露于脫氣海水的蒸發(fā)器底部采用耐蝕性較好的雙相不銹鋼,如022Cr23Ni5Mo3N(2205)不銹鋼;而蒸發(fā)器上部暴露于腐蝕性不強(qiáng)的冷凝液中,因此可以采用合金程度較低的節(jié)約型雙相不銹鋼,如022Cr23Ni4MoCuN(2304)不銹鋼。


  另外,由于超級鐵素體不銹鋼具有較高的鉻含量并含有一定量的鉬,除了具有普通鐵素體不銹鋼的強(qiáng)度高、抗氧化性好、抗應(yīng)力腐蝕等優(yōu)良特點外,同時還改善了鐵素體不銹鋼的延性-脆性轉(zhuǎn)變、對晶間腐蝕的敏感性和焊接狀態(tài)的低韌性等局限性。目前,一些超級鐵素體不銹鋼,如008Cr27Mo不銹鋼,也逐漸應(yīng)用于海水淡化裝置。


  我國海水淡化產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊,為我國不銹鋼行業(yè)發(fā)展提供了很好的發(fā)展機(jī)遇。因此,我國不銹鋼廠家應(yīng)該抓住時機(jī),借鑒國外經(jīng)驗加大產(chǎn)品開發(fā)力度,重點關(guān)注超級奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和超級鐵素體不銹鋼,為海水淡化工業(yè)開發(fā)出性能優(yōu)良、成本更低的高等級不銹鋼產(chǎn)品。


  圖6-11是海水淡化系統(tǒng)的示意圖。


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海水的鹽分濃度依海域的不同而不同,遠(yuǎn)洋海水中的鹽分為3.2%~3.6%,其大致組成見表6-13。


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  不銹鋼在海水中浸泡一年的腐蝕情況,見表6-14。


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