水是人类生活和生产必不可少的基本物质,是一个国家国力的重要组成部分。我国的人均水资源量只有2220立方米,仅为世界平均水平的1/4,是全球人均水资源最贫乏的国家之一。据有关部门预测,中国缺水高峰将在2030年出现(人口或将达到16亿人),沿海城市若不加紧海水资源开发和综合利用,届时或将因缺水带来巨大的社会和经济问题。
海水淡化技术经过半个多世纪的发展,比较成熟的、适合大规模工业应用的有以下3种:多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(MED)和反渗透(RO)。无论采用哪种海水淡化技术,其装置及管线主体材料的选择都将以提高装置使用寿命、实现海水利用的规模化并尽可能降低海水淡化总成本为目的。
在这些海淡装置中的不同位置,均采用了各种等级的不锈钢材料。例如,在反渗透设备中使用了不锈钢管道、阀门和水泵等;在多级闪蒸和多效蒸发换热器中使用了不锈钢传热管、不锈钢复合板和不锈钢的壳体等。
近年来,随着国产不锈钢冶金和加工技术的进步,不锈钢逐渐替代传统铜材、钛材在海水淡化设备中使用。根据不锈钢组织的不同,海水淡化设备中的不锈钢可分成三大类:超级铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相组织不锈钢(见表3-3-1和表3-3-2),超级铁素体不锈钢是指高铬高钼且点蚀指数(PREN)≥37的纯铁素体组织不锈钢,如26-3-3和29-4。奥氏体不锈钢包括合金化程度较低的316L不锈钢和317L不锈钢,以及合金化程度高的904L不锈钢和254SMO不锈钢。双相不锈钢由于铁素体和奥氏体组织各占50%,具有比前两类材料更多的优点。例如2507不锈钢和254SMO超级不锈钢具有相近的耐腐蚀性能,但2507具有更高的强度和更优的性价比。
不锈钢的耐点蚀能力主要和铬、钼、氮的含量有关。如表3-3-1所示,从三大类各种牌号不锈钢的耐点蚀当量(PREN)中可以看出,超级铁素体不锈钢、超级奥氏体不锈钢和超级双相钢的PREN值均在39以上。因此它们均有优异的抗点蚀性能和缝隙腐蚀性能。
国内不锈钢企业成功研制开发的双相不锈钢应用于海水淡化装备的外壳、输送管道制造,已应用于沙特阿拉伯、科威特等中东地区以及我国天津、浙江等多个海水淡化工程中,具有耐氯离子腐蚀、强度高等优点,得到了国内外用户的认可,打破了海水淡化项目用钢长期依赖进口的局面,为推进我国海水淡化行业发展发挥了积极作用。
宝钢整合了宝钢不锈、宝钢特钢、宝钢股份的技术和资源优势,完成了双相不锈钢多系列全规格的产品开发和应用。其中典型应用如2013年宝钢湛江海水淡化工程双相不锈钢的整体供货,该工程装备是国内首套全部采用国产双相不锈钢系列产品制造的热法海水淡化蒸发器。工程应用了双相不锈钢2304、2205、2507,产品规格涵盖1毫米的冷轧板到70毫米的中厚板。宝钢不仅提供了产品,还在工程前后提供了选材、焊接、腐蚀、表面清洗一系列整体技术解决方案(见图3-3-6)。
2020年,太钢为目前国内最大海水淡化项目-浙江石化4000万吨炼化一体项目配套海水淡化工程提供双相不锈钢。太钢为该大型海水淡化项目提供了从选材到制造的整体解决方案,进一步丰富了太钢双相不锈钢产品的品种结构,有力支持了我国高端制造业的健康发展。
久立集团不锈钢管及钛管产品应用于国内外海水淡化及水处理的众多项目,包括中石化北海炼化水处理项目、西门子技术有限公司海水淡化项目、印度海水淡化项目。
太原维太新材料公司和太钢公司联合研发出海水换热器用超纯铁素体00Cr27Ni2Mo3(相当于海酷1号S44660)焊接钢管,从冶炼、热轧、冷轧到专用的焊管生产线已经全线畅通,并批量生产,产品力学性能均已达到或超过美国普利茅斯的SEA-CURE钢管水平,成为全球第二家可以生产该产品的企业,产品已经出口美国。
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