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新日铁住金海水淡化装置用NSSC2120不锈钢的开发及应用
作者:会员信息 发布日期:2016-02-18 阅读次数:1393

作为解决世界性水资源问题的措施,对海水淡化装置的需求越来越高,但为了控制海水淡化装置的建设成本和提高海水淡化装置的生产能力,具有大量造水功能的大型蒸发式海水淡化装置使用了各种耐蚀性材料。主要使用的耐蚀性材料为双相不锈钢。为扩大用户对耐蚀性材料的选择范围,能够选择更加合理的耐蚀性材料,新日铁住金不锈钢公司开发了焊接性好的低合金双相钢,即NSSC2120。本文就新开发的海水淡化装置用不锈钢-NSSC2120的特征和应用进行介绍。

1、海水淡化装置用不锈钢

能够高效大量淡化海水的多级闪蒸法海水淡化装置所使用的金属材料示于表1。根据海水淡化过程变化的盐分浓度和温度条件,将耐蚀性不同的不锈钢进行组合使用。在奥氏体系不锈钢方面,使用了耐点蚀性高的316L,在盐分浓度高、腐蚀环境严重的部位,使用了双相不锈钢。双相不锈钢的特征是,从金属组成来看,其耐氯离子产生的应力腐蚀裂纹的性能比奥氏体系不锈钢强,但其耐蚀性因Ni和Mo等有效耐蚀合金添加量的不同而不同。相对于双相不锈钢标准ASTMS31803(22%Cr-5%Ni-3%Mo)来说,将合金元素少的S32101(21%Cr-1.5%Ni-N)等钢种称为低合金双相钢。

2、NSSC2120的开发及其特征

尽量少添加Ni和Mo等贵金属的低合金双相钢的问世,进一步扩大了双相不锈钢的应用范围。低合金双相钢具有3个优点:①耐蚀性与在中度盐环境下使用的普通奥氏体系不锈钢相同;②合金成本低、价格变化小;③屈服强度大约是相同奥氏体系钢种的2倍,因此可以将低合金双相钢作为经济型双相钢扩大应用,替代普通奥氏体系不锈钢。但是,以往以S32101为代表的低合金双相钢存在着大线能量焊接时耐蚀性和韧性变差的问题,埋弧焊接法难以应用于结构件的高效焊接。NSSC2120的主要化学成分是21%Cr-2%Ni-N,通过平衡成分配比,解决了焊接问题,并可应用于大线能量焊接。

由NSSC2120、其他双相钢及奥氏体系钢种在人工海水CCT试验时的耐蚀性比较可知,NSSC2120具有与TY304相同的耐点蚀性。另外,在耐应力腐蚀开裂性方面,由于双相钢具有的混合组织和高的强度,因此其耐应力腐蚀开裂性比TY304更好。

3、在海水淡化装置的应用

根据NSSC2120的特性,对其作为海水淡化装置用材料的特性进行了评价,结果是它可以用于卡塔尔最大的海水淡化装置。该海水淡化装置共使用了双相不锈钢3200t,其中700t为NSSC2120。由于它可大幅度改善焊接操作性,因此可替代S32101。今后NSSC2120可以扩大应用于中东地区的大型海水淡化装置。

4、在其他行业的应用

NSSC2120已开始广泛应用于其他行业。日本造船行业在制造近海油轮时已大量使用NSSC2120,取代TY304和涂敷碳钢钢板,既确保了耐蚀性,又具有良好的加工性和焊接性,还可以简化航海中的维护。今后NSSC2120可以扩大应用于远洋油轮。另外,NSSC2120还可应用于水库的闸门和水处理设备。受东日本大地震海啸的破坏,日本东北沿岸地区基础设施损毁严重,需要进行中长期维护和重建的闸门和水处理设备很多。

新日铁住金不锈钢公司已将高强度低合金双相钢向日本国土交通省新技术情报机构申请技术登记,以加快其在采用新技术的闸门、水库和堤防设施等公共基础工程建设中的应用。

5、结语 

由于NSSC2120具有在低碳环境下与TY304相同的耐蚀性和高强度的优点,因此估计今后它不仅可以应用于能源设备,还可广泛用于其他行业。在建筑行业方面,NSSC2120由于具有轻量化和免维修的优点,因此它可替代以往使用镀锌钢板的结构件和配件。由于与抗拉应力对应的弹塑性性能比普通奥氏体更接近碳素钢,因此今后可以作为结构件扩大应用。最近,在大型太阳能支架用钢方面已开始采用NSSC2120替代镀锌钢板。NSSC2120除了具有免维护的特点外,还具有轻量化、降低成本的优点,这是它得到采用的最大原因。

随着NSSC2120应用范围的不断扩大,产品已从最初的厚板产品向薄板和棒线产品扩大。另外,在部件生产方面,与相关公司合作,备齐了焊接管、接头、型钢和铸锻件等各种二次加工产品,以满足用户的各种需求。

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